Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДВУХПОЛЮСНИКИ
Йошкар-Ола
МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДВУХПОЛЮСНИКИ
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника»
модуль «Электроника»
по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника»
квалификация 230100.62
Йошкар-Ола
УДК 621.317(076.5)
Полупроводниковые двухполюсники: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электротехника, электроника и схемотехника» (модуль «Электроника») для студентов по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» /Сост. С.В.Старыгин. − Йошкар-Ола: МарГТУ, 2011.
Определены цели и задачи изучения полупроводниковых двухполюсников, приведены краткие теоретические сведения и методика проведения экспериментов по исследованию характеристик параметров полупроводниковых диодов.
© Марийский государственный технический университет, 2011
© Старыгин С.В., 2011, составление
Цель работы ─ ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками полупроводниковых двухполюсников:
− полупроводниковых диодов;
− полупроводниковых резисторов.
ПОЛУРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ
Полупроводниковым диодом называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами (p-n, Me-п/п) и двумя выводами (полюсами), которые называются анод (р-область) и катод (n-область).
Вольт-амперная характеристика (ВАХ) диода
Экспериментальное изучение ВАХ реальных диодов, использующих свойства однородного p-n перехода, показывает, что они существенно отличаются от теоретической, описываемой выражением: 
.
В частности, в области обратных напряжений величина обратного тока существенно превышает величину I0 (рис. 1), а эффект насыщения тока выражен слабее.
Рис. 1
При прямом смещении наблюдается более медленный рост прямого тока в сравнении с ожидаемым, причем при прямых смещениях U³j0, где j0- высота потенциального барьера, ВАХ становиться квазилинейной, т.е.
, где rб - омическое сопротивление полупроводниковых областей. Этот участок ВАХ называется омическим участком (рис. 2).
Рис. 2
Все эти отличия реальной ВАХ от теоретической определяются упрощениями, сделанными при выводе теоретической ВАХ. Для их объяснения следует рассмотреть токи генерации и рекомбинации в переходе, поверхностные токи утечки, а также сопротивление базы диода.
Отметим также особенности ВАХ германиевых (Ge) и кремниевых (Si) диодов:
– обратный ток германиевых диодов на несколько порядков выше, чем обратный ток кремниевых диодов. Это отличие объясняется большой шириной запрещенной зоны (∆WЗЗ) для кремниевых полупроводников (DWЗЗGe » 0.7эВ, DWЗЗSi » 1.2 эВ);
– прямое падение напряжения на германиевых диодах составляет примерно 0.35В, оно меньше, чем на кремниевых диодах. Это отличие можно объяснить, преобразуя выражение для теоретической ВАХ 
, откуда следует, что между прямым напряжением и обратным током существует обратная зависимость т.к. I0Si< I0Ge, то UпрSi> UпрGe.
ВАХ германиевого и кремниевого диодов представлены на рис. 3.
Рис. 3