Смещение p-n перехода

Определение диода с p-n переходом

Диод с p-n переходом представляет собой полупроводниковый прибор, который пропускает ток в одном направлении при прямом смещении и блокирует ток при обратном смещении.

Прямое смещение

При прямом смещении область p-типа подключена к положительному выводу, а область n-типа — к отрицательному, что уменьшает область обеднения и позволяет току протекать.

Обратное смещение

При обратном смещении область p-типа подключена к отрицательному выводу, а область n-типа — к положительному, что увеличивает область обеднения и предотвращает протекание тока.

Поведение тока

При прямом смещении ток свободно протекает после уменьшения области обеднения. При обратном смещении течет только минимальный ток из-за носителей меньшинства.

Условия пробоя

Высокое обратное напряжение может вызвать пробой (Зенера или Аваланч), что приводит к резкому увеличению тока, что важно для понимания пределов работы диода.

Напряженно-токовые характеристики p-n перехода

При прямом смещении рабочая область находится в первой четверти. Пороговое напряжение для германия составляет 0,3 В, а для кремния — 0,7 В. После этого порогового напряжения график возрастает нелинейно. Этот график показывает динамическое сопротивление перехода при прямом смещении.

При обратном смещении напряжение увеличивается в обратном направлении через p-n переход, но ток от основных носителей не течет, только минимальный ток утечки. Однако при определенном обратном напряжении p-n переход переходит в состояние проводимости.

Это происходит только из-за носителей меньшинства. Это напряжение достаточно для того, чтобы эти носители меньшинства преодолели область обеднения. В этом случае через переход потечет резкий ток. Пробой напряжения бывает двух типов.

Аваланчевый пробой: это не резкий график, а скорее линейный наклон, то есть после пробоя небольшое увеличение обратного напряжения постепенно вызывает более резкий ток.

Пробой Зенера: этот пробой резкий, и нет необходимости увеличивать обратное напряжение, чтобы получить больше тока, так как ток резко возрастает.

Сопротивления p-n перехода

Динамическое сопротивление p-n перехода

Из напряженно-токовых характеристик p-n перехода ясно, что график нелинеен. Сопротивление прямого смещенного p-n перехода равно rd ом; это называется AC-сопротивлением или динамическим сопротивлением. Оно эквивалентно наклону графика зависимости напряжения от тока PN-перехода.

Среднее AC-сопротивление p-n перехода

Среднее AC-сопротивление определяется прямой, проведенной между точками пересечения минимального и максимального значений внешнего входного напряжения.Некоторые важные термины, связанные с p-n переходом