На электропроводность полупроводников значительное влияние оказывает температура. При повышении температуры усиливается генерация пар носителей заряда, т. е. увеличивается концентрация носителей и проводимость растет. Поэтому свойства полупроводниковых диодов сильно зависят от температуры. Это наглядно показывают вольт-амперные характеристики, снятые при различной температуре (рис. 3.5). Как видно, при повышении температуры прямой и обратный токи растут. Очень сильно увеличивается обратный ток, что объясняется усилением генерации пар носителей. Для германиевых диодов обратный ток возрастает примерно в 2 раза при повышении температуры на каждые 10 °С.
Рис. 3.5. Влияние температуры на вольт-амперную характеристику диода
Это можно выразить следующей формулой:
. (3.6)
Следовательно, если температура поднялась с 20 до 60 °С, то Iобр увеличивается в 24, т.е. в 16 раза. У кремниевых диодов при нагреве на каждые 10 °С обратный ток увеличивается примерно в 2,5 раза.
С повышением температуры несколько возрастает барьерная емкость диода. Температурный коэффициент емкости (ТКЕ), показывающий относительное изменение емкости при изменении температуры на один градус, равен 10-4— 10-3 K-1.
Рабочий режим диода
В практических схемах в цепь диода включается какая-либо нагрузка, например резистор RH (рис. 3.6, а)Прямой ток проходит тогда, когда анод имеет положительный потенциал относительно катода.
Рис. 3.6. Схема включения диода с нагрузкой и построение линии нагрузки
Диод является нелинейным сопротивлением, и значение сопротивления диода по постоянному току RF изменяется при изменении тока. Поэтому расчет тока делают графически. Задача состоит в следующем: известны Е, RH и характеристика диода, требуется определить ток в цепи и напряжение на диоде.
Характеристику диода следует рассматривать как график уравнения (3-1), связывающего величины I и U. А для сопротивления нагрузки RH подобным уравнением является закон Ома:
I = UH /RH = (E - U) / RH. (3.7)
Итак, имеются два уравнения с двумя неизвестными I и U, причем уравнение (3.1) дано графически. Для решения такой системы уравнений надо построить график второго уравнения (3.7) и найти координаты точки пересечения двух графиков.
Уравнение для сопротивления RH — это уравнение первой степени относительно I и U. Его графиком является прямая линия, называемая линией нагрузки. Проще всего она строится по двум точкам на осях координат. При I = 0 из уравнения (3-7) получаем:
Е — U = 0 или U = Е,
что соответствует точке А на рис. 3.6,б. А если U = 0, то:
I = E/RH.
Откладываем этот ток на оси ординат (точка Б). Через точки А и Б проводим прямую, которая является линией нагрузки (ЛН). Координаты точки Q дают решение поставленной задачи.
Свойства последовательной цепи зависят главным образом от свойств участка цепи, имеющего большее сопротивление. Поэтому чем больше сопротивление RН тем меньше нелинейность результирующей характеристики. Следует отметить, что графический расчет рабочего режима диода можно не делать, если RH» Rпр. В этом случае допустимо пренебречь сопротивлением диода и определять приближенно ток по формуле I ≈ Е / RH.
