Полупроводниковые диоды.

Контактная разность потенциалов:

Где φ_т =kT/q – тепловой потенциал,

N_n и P_p – концентрации электронов и дырок в N- и P-областях,

n_i – концентрация носителей зарядов в нелегированном полупроводнике

Рис. Резкий р-n-переход и распределение объемного заряда в нем

А)

Б)

Рис. Приложение обратного (А) и прямого (Б) напряжений к р-n-переходу

Диффузионный ток:

Где U-напряжение на р-n-переходе

Полный ток прямого смещения р-n-перехода (формула Эберса-Молла)

,

где I_s-ток проводимости

Дифференциальное сопротивление p-n-перехода :

Рис. Вольт- амперная характеристика р-n-перехода

Рис. Зависимость барьерной емкости от напряжения на р-n-переходе

Барьерная емкость :

,

Где ψ_к- контактная разность потенциалов,

U- обратное напряжение на переходе,

С_бар(0) – значение барьерной емкости при U=0, которое зависит от площади p-n-перехода и свойств полупроводникового металла.

Значение диффузионной емкости:

,

Полная емкость смещения:

С=Сдиф+Сбар

Рис. Условное обозначение диода (а) , его структура (б) и вольт- амперная характеристика(в).

Вольт- амперная характеристика выпрямительного диода :

,

где R-последовательное сопротивление.

Статические параметры силовых выпрямительных диодов

Время рассасывания неосновных носителей в p-n-переходе :

T_рас=0,35τ_р,

где τ_р – время жизни неосновных носителей.

Время восстановления обратного напряжения на диоде:

Рис. Графики процессов отпирания и запирания диода и схема испытания.

Приближенное значение потерь в прямом направлении:

Р_пр=I_пр.ср.U_пр.ср

Где I_пр.ср и U_пр.ср.- средние значения прямого тока и напряжения на диоде.

Потери мощности при обратном токе :

Р_обр= I_обрU_обр

Потери на этапе обратного восстановления:

Рвос=0,5I_пр.срU_пр._срτ_pf ,

где f- частота переменного напряжения

Температура корпуса диода:

Т_к=Т_п.макс-Р_д*R_п.к.<Т_к.макс.,

где Т_п.макс =150ºC- максимально допустимая температура кристалла ,

R_п.к - тепловое сопротивление переход-корпус диода (приводится в справочных данных на диод),

Т_к.макс – максимально допустимая температура корпуса диода