Исследование вах диода при различных температурах

1 
 
 
010812. Исследование ВАХ диода при различных температурах. 
 
Цель работы: Исследовать ВАХ диода при различных температурах. 
Требуемое оборудование, входящее в состав модульного учебного комплекса МУК-ТТ2: 
1. Измеритель статических характеристик ИСХ1
1 шт. 
2. Стенд с объектами исследования С3-ТТ03 
1 шт. 
3. Соединительные провода с наконечниками Ш4-Ш4
1 шт. 
 
Краткое теоретическое введение 
Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор, состоящий из одного 
или нескольких p-n переходов и двух выводов. В зависимости от основного назначения и вида 
используемого явления в p-n переходе различают следующие типы полупроводниковых диодов: 
выпрямительные, высокочастотные, импульсные, туннельные, стабилитроны, варикапы. 
Низкоомный р-слой, содержащий много основных носителей тока, называют эмиттером, а 
более высокоомный n-слой называют базой. На рис. 1 представлены структуры 
планарноэпитаксиального (а) и сплавного (б) диодов. База и эмиттер образуют омические 
переходы (контакт) с электродами. К электродам подсоединены металлические выводы, 
посредством которых диод включается в цепь. 
 
 
а) 
б) 
Рис. 1 
 

2 
Вольт-амперная характеристика диода. 
Основной характеристикой полупроводниковых диодов является вольт-амперная 
характеристика (ВАХ). ВАХ представляет собой зависимость тока во внешней цепи p-n перехода 
от значения и полярности прикладываемого к нему напряжения. 
Для идеального p-n перехода ВАХ описывается следующей зависимостью (пунктирная 
кривая на рис.2): 
где I
0
– обратный (или тепловой) ток; 
q – заряд электрона; 
k – 1.38 10
-23
Дж/К 
T – температура. 
 
Рис. 2 
В прямом смещении ВАХ (U>0) реального диода (сплошная кривая на рис.2) близка к 
экспоненциальной только в начале зависимости - участок ОА, а далее рост тока при увеличении 
прямого напряжения замедляется и характеристика становится более пологой - участок АВ. Этот 
участок характеристики называют омическим, поскольку здесь оказывает влияние объемное 
сопротивление базы r
б
p-n перехода. Ток, протекая через r
б
, создает падение напряжения: 
(2) 
При этом внешнее напряжение не полностью падает на p-n переходе, а распределяется 
между ним и слоем базы. С учетом этого уравнения реальная ВАХ принимает вид: 
(3) 
Таким образом, влияние объемного сопротивления базы на прямую ветвь ВАХ реального p-
n перехода проявляется в виде смещения прямой ветви в сторону больших значений прямых 
напряжений. Поэтому, чем больше r
б
, тем положе идет прямая ветвь ВАХ реального перехода. 

3 
Как правило, p-n переходы с большими значениями r
б 
выполняются для увеличения допустимого 
рабочего обратного напряжения на p-n переходе. 
В области обратных напряжений можно пренебречь падением напряжения в объѐме 
полупроводника, т.к. r
б
всегда много меньше сопротивления объемного заряда 
обратносмещенного перехода (за исключением области пробоя). Отличия реальной обратной 
ветви ВАХ (U<0) p-n перехода от идеальной состоят в следующем: обратный ток реальной ВАХ 
растет при увеличении обратного напряжения p-n перехода и имеет значение, не равное I
о
. Данная 
зависимость приведена на рис.2 (сплошная кривая). Это объясняется тем, что в реальном p-n 
переходе обратный ток содержит несколько составляющих: 
I
обр
 = I
о
 + I
тг 
+ I
у
 , 
(4) 
где I
тг
- ток термогенерации в области p-n перехода 
I
у
- ток утечки. 
Ток термогенерации I
тг
вызван тепловой генерацией носителей внутри p-n перехода. Он 
увеличивается с ростом обратного напряжения, так как происходит расширение p-n перехода. 
Ток утечки I
у
возникает в местах выхода p-n перехода на поверхность. При современной 
технологии изготовления p-n перехода I
у
имеет незначительную величину.