Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Температурная зависимость обратного тока

На вольт-амперные характеристики полупроводниковых выпрямителей в сильной степени влияет температура. При повышении температуры увеличиваются прямой и обратный токи. Обратный ток существенно зависит от температуры, тогда как относительное изменение прямого тока с изменением температуры незначительно. С ростом температуры уменьшается высота барьера q₀φ_к (1.14) и экспоненциально (2.25) растет концентрация неосновных носителей заряда, вследствие чего увеличивается ток насыщения с повышением температуры. Рост тока насыщения с повышением температуры практически является основным фактором, определяющим температурный предел работы выпрямительных диодов. При- некоторой температуре собственная проводимость материала диода становится сравнимой с примесной, при этом число неосновных носителей заряда сравнимо с числом основных и выпрямление резко ухудшается. Поэтому верхняя предельная температура Т_макс выше для диодов из полупроводниковых материалов с более широкой запрещенной зоной. Например, для германиевых диодов (ΔE=0,72 эВ) T_макс=348-363 К, для кремниевых диодов (ΔE=1,12 эВ) T_МАКС=423-473 К.

Зависимость обратного тока насыщения от температуры для плоскостных полупроводниковых диодов можно представить в виде

I_S=Сe^-ΔE/kT. (1.67)

где С — множитель, слабо зависящий от температуры;

ΔE — энергия активации материала диода.

Выражение (1.67) справедливо, когда исходный полупроводник достаточно сильно легирован и время жизни носителей заряда τ, определяющее ток насыщения (1.53), не зависит от температуры.

Для слаболегированных полупроводников и достаточно высоких температур, когда n_n≈p_n=n_i, температурная зависимость обратного тока принимает несколько иное выражение:

i_s=C₁e^-ΔE/2kT, (1.68)

т. е. в этом случае обратный ток слабее зависит от температуры.

Для всех диодов с понижением температуры от 200 К наблюдается ослабление температурной зависимости обратного тока. Это явление связано с возрастанием роли генерационной компоненты тока в области объемного заряда при понижении температуры. В этом случае энергия активации соответствует энергетическому положению ловушки.

Исследуя температурную зависимость обратного тока насыщения, можно найти значение энергии активации (ширины запрещенной зоны) полупроводникового материала диода или энергетическое положение ловушки (при низких температурах).

Логарифмируя выражение (1.67), получим для температур T₁ и Т₂ выражения

lnI_Sl = lnC-ΔE/kT₁; (1.69)

lnI_S2 = lnC-ΔE/kT₂.

Решая уравнения (1.69) относительно энергии ΔE, получим;

(1.70)

где I_S1 и I_S2 — обратные токи насыщения при температурах T₁ и Т₂ соответственно.