Прямая характеристика реального диода

Мы получили ВАХ У реальных приборов при прямом включении зависимость иная. У них на основной диффузионный ток накладывается ток рекомбинации носителей на ловушках в самом р-п-переходе. В результате ток прямой уменьшается. Ток рекомбинации зависит от внешнего напряжения и поэтому существенен для Si-диодов в области малых токов при напряжениях до 0,2 – 0,3 В, т. е. в пределах "пятки". В Ge-диодах ток диффузионный растет с "нуля" и т. о. ток рекомбинации не влияет на начальный участок, не уменьшает прямой ток.

Второе отличие от идеального диода состоит в том, что реальные диоды имеют высокоомные базы. Это делается для увеличения коэффициента инжекции . Следовательно, база диода обладает омическим (активным) сопротивлением, которое определяют по формуле:

 

,

 

где w – толщина базы; s – площадь р-п-перехода; – удельное сопротивление базы. Это сопротивление вызывает падение напряжения . То есть. не все внешнее напряжение оказывается приложенным к р-п-переходу. Это следует учитывать в формуле ВАХ:

 

,

 

где – напряжение, прикладываемое к диоду. Из формулы видно, что учет приводит к уменьшению показателя экспоненты, т. е. к более пологой зависимости I от U. Как видно из рис. 3.9, в области малых токов падением напряжения на можно пренебречь.

ВАХ реального диода зависит от температуры. От температуры зависят концентрация носителей, подвижность, коэффициент диффузии. В свою очередь, они влияют на сопротивление слоев диода и на параметры перехода. В целом это приводит к зависимости ВАХ от температуры (рис. 3.10). Из рисунка видно, что один и тот же ток при большей температуре можно получить при меньшем напряжении.

В диоде p-n-переход можно рассматривать как плоский конденсатор с емкостью . Емкость зависит от прикладываемого смещения и существенна лишь при обратном включении диода.

При прямом включении происходит инжекция носителей в базу. Избыточный заряд обозначим через . Если учесть, что это вызвано изменением напряжения , то можно записать:. Индекс у емкости показывает, что – заряд диффундирующих по базе носителей. Диффузионная емкость не связана с протеканием тока через переход. Это как бы фиктивная емкость, однако она влияет на фазовые соотношения между током и напряжением. существенна только при прямом смещении диода.

Весь диод можно рассматривать как некоторую емкость по отношению к металлическим выводам – емкость корпуса . Таким образом, емкость диода равна:

.

 

С учетом всех рассуждений мы можем нарисовать эквивалентную схему реального диода (рис. 3.11). Следует отметить, что данная эквивалентная схема справедлива для линейного участка ВАХ и только для переменного тока. Более подробно см. 3.6. не проставлена на схеме, т. к. она не влияет на ток.