Идеализированная вольтамперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода рассчитывается на основе следующих приближений:
1. Рассматривается одномерная модель p - n - перехода с полубесконечными областями p и n.
2. Электрическое поле внутреннее и внешнее сосредоточено только внутри p - n - перехода, база и эмиттер электрически нейтральны.
3. В области p - n -перехода нет генерации и рекомбинации носителей заряда, а также нет ловушек.
4. Уровень инжекции считается малым.
5. Омические переходы идеальны.
Для нахождения ВАХ нужно решить уравнения непрерывности p - n - перехода в этих приближениях. Вывод приводится в [1-3]. Уравнение идеализированной вольтамперной характеристики p - n - перехода:
, (12)
или
. (13)
ВАХ идеального p - n - перехода показана кривой а на рис. 5. При U = 0 ток через переход I = 0. В случае приложения прямого напряжения U > j T единицей в формуле (12) можно пренебречь и зависимость I (U) будет иметь экспоненциальный характер. При достаточно большом обратном напряжении (при |− U | > 3 ψ Т) величина обратного тока IS = − I 0 и не зависит от напряжения.
|
|
Один из важнейших параметров прямой ветви ВАХ – дифференциальное сопротивление перехода. Дифференцированием формулы (13) можно получить
. (14)
Типичным значением, которое полезно запомнить, является r p‑n≈ 25 Ом при токе I = 1 мА.
Зависимость напряжения на p - n - переходе от температуры при постоянном прямом токе характеризует температурный коэффициент прямого напряжения
. (15)