Семейство вольтамперных характеристик диода при разных температурах.

Iпр,мА
80
0	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	Uпр,В

 

Рис. 7.1. Прямые ветви ВАХ диода при разных температурах.

 

На приведённом семействе вольт-амперных характеристик (ВАХ) представлены прямые ветви ВАХ при разных температурах (рис. 7.1). Характер представленных кривых определяется обратной зависимостью между обратным током р-п перехода и напряжением (см. [1-4]).

 

Расчёты и графики зависимостей:

1) сопротивление постоянному току R₌и переменному току (малый сигнал) r_~ от прямого и обратного напряжения для комнатной температуры 298 К.

Зависимость тока от прямого напряжения представлена на рис. 7.2.

 

Iпр,мА
I8
160
120
60
40
20 I1
0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7 U1	0,8	0,9	1,0	1,1 U8	Uпр,В

 

Рис. 7.2. Прямая ветвь диода при Т = 298 К.

 

I₁ = 10 мА, U₁ = 0,63 В, R₁ = U₁ / I₁ = 0,63 / 10 мА = 63 Ом

I₂ = 20 мА, U₂ = 0,73 В, R₂ = U₂ / I₂ = 0,73 / 20 мА = 36,5 Ом

I₃ = 40 мА, U₃ = 0,81 В, R₃ = U₃ / I₃ = 0,81 / 40 мА = 20,3 Ом

I₄ = 60 мА, U₄ = 0,86 В, R₄ = U₄ / I₄ = 0,86 / 60 мА = 14,3 Ом

I₅ = 80 мА, U₅ = 0,90 В, R₅ = U₅ / I₅ = 0,90 / 80 мА = 11,3 Ом

I₆ = 120 мА, U₆ = 0,97 В, R₆ = U₆ / I₆ = 0,97 / 120 мА = 8,03 Ом

I₇ = 160 мА, U₇ = 1,03 В, R₇ = U₇ / I₇ = 1,03 / 160 мА = 6,4 Ом

I₈ = 200 мА, U₈ = 1,10 В, R₈ = U₈ / I₈ = 1,10 / 200 мА = 5,5 Ом

 

ΔI₁ = 10 мА, ΔU₁ = 0,10 В, r₁ = ΔU₁ / ΔI₁ = 0,10 / 10 мА = 10 Ом

ΔI₂ = 20 мА, ΔU₂ = 0,08 В, r₂ = ΔU₂ / ΔI₂ = 0,08 / 20 мА = 4 Ом

ΔI₃ = 20 мА, ΔU₃ = 0,05 В, r₃ = ΔU₃ / ΔI₃ = 0,05 / 20 мА = 2,5 Ом

ΔI₄ = 20 мА, ΔU₄ = 0,04 В, r₄ = ΔU₄ / ΔI₄ = 0,04 / 20 мА = 2 Ом

ΔI₅ = 40 мА, ΔU₅ = 0,07 В, r₅ = ΔU₅ / ΔI₅ = 0,07 / 40 мА = 1,7 Ом

ΔI₆ = 40 мА, ΔU₆ = 0,06 В, r₆ = ΔU₆ / ΔI₆ = 0,06 / 40 мА = 1,5 Ом

ΔI₇ = 40 мА, ΔU₇ = 0,07 В, r₇ = ΔU₇ / ΔI₇ = 0,07 / 40 мА = 1,7 Ом

 

Зависимость сопротивления постоянному току R₌от прямого напряжения U_пр приведена на рис. 7.3

 

R=,Ом
70 R1
40
30
20
10 R8
0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7 U1	0,8	0,9	1,0	1,1 U8	Uпр,В

 

Рис. 7.3. Зависимость сопротивления постоянному току диода от прямого напряжения на нём.

 

Характер приведённой зависимости обусловлен экспоненциальным возрастанием прямого тока с ростом прямого напряжения, что вызвано уменьшением высоты энергетического барьера между р- и п- областями перехода и резким возрастанием диффузионных потоков электронов и дырок через переход.

 

 

Зависимость сопротивления переменному току r_~от прямого напряжения U_прприведена на рис. 7.4.

 

r~,Ом
10
5
3
2
0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7 U1	0,8	0,9	1,0	1,1 U7	Uпр,В

 

Рис. 7.4. Зависимость сопротивления переменному току диода от прямого напряжения на нём.

Зависимость тока I_оброт обратного напряжения U_обр: представлена на рис. 7.5.

 

 

Iобр,мкА
5,0 I7
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5 I1
								U1		U7	Uоб,В

 

Рис. 7.5. Зависимость обратного тока диода от величины поданного на него обратного напряжения.

 

Характер зависимости, приведённой на рис. 7.5, определяется возрастанием генерационной составляющей обратного тока с ростом обратного напряжения.

 

I₁ = 0,25 мкА, U₁ = 37 В, R₁ = U₁ / I₁ = 37 / 0,25 мкА = 148 МОм

I₂ = 0,50 мкА, U₂ = 40 В, R₂ = U₂ / I₂ = 40 / 0,50 мкА = 80 МОм

I₃ = 1,00 мкА, U₃ = 42 В, R₃ = U₃ / I₃ = 42 / 1,00 мкА = 42 МОм

I₄ = 2,00 мкА, U₄ = 44 В, R₄ = U₄ / I₄ = 44 / 2,00 мкА = 22 МОм

I₅ = 3,00 мкА, U₅ = 46 В, R₅ = U₅ / I₅ = 46 / 3,00 мкА = 15,3 МОм

I₆ = 4,00 мкА, U₆ = 48 В, R₆ = U₆ / I₆ = 48 / 4,00 мкА = 12 МОм

I₇ = 5,00 мкА, U₇ = 50 В, R₇ = U₇ / I₇ = 50 / 5,00 мкА = 10 МОм

 

ΔI₁ = 0,25 мкА, ΔU₁ = 3 В, r₁ = ΔU₁ / ΔI₁ = 3 / 0,25 мкА = 12 МОм

ΔI₂ = 0,50 мкА, ΔU₂ = 2 В, r₂ = ΔU₂ / ΔI₂ = 2 / 0,50 мкА = 4 МОм

ΔI₃ = 1,00 мкА, ΔU₃ = 2 В, r₃ = ΔU₃ / ΔI₃ = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI₄ = 1,00 мкА, ΔU₄ = 2 В, r₄ = ΔU₄ / ΔI₄ = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI₅ = 1,00 мкА, ΔU₅ = 2 В, r₅ = ΔU₅ / ΔI₅ = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

ΔI₆ = 1,00 мкА, ΔU₆ = 2 В, r₆ = ΔU₆ / ΔI₆ = 2 / 1,00 мкА = 2 МОм

Зависимость сопротивления постоянному току R₌от обратного напряжения U_обрпредставлена на рис. 7.6.

 

R=, МОм
160
60
40
20
								U1		U7	Uоб,В

 

Рис. 7.6. Зависимость сопротивления постоянному току диода от величины поданного на него обратного напряжения.

 

Зависимость сопротивления переменному току r_~от обратного напряжения U_обр дана на рис. 7.7.

 

r~, МОм
12
2
								U1		U7	Uоб,В

 

Рис. 7.7. Зависимость сопротивления переменному току диода от обратного напряжения на нём.

 

График зависимости ёмкость С_оброт обратного напряжения представлен на рис. 7.8.

 

 

Сд, пФ
4
1
					UобрВ

 

Рис. 7.8. Зависимость барьерной ёмкости диода от величины поданного на него обратного напряжения.

 

Расчёт ёмкости диода при обратном напряжении выполняется аналогично расчёту, проделанному выше (см. раздел 4 данного пособия).