1.2.1. Температурные свойства p-n-перехода

Работа полупроводниковых приборов в значительной степени зависит от температуры: в уравнении (1.1) два температурозависимых параметра:

а) I₀ ─ ток насыщения (тепловой) Для идеального перехода ток насыщения (I₀) определяет величину обратного тока, а в реальных переходах I₀ намного меньше обратного тока. Ток I₀ сильно зависит от температуры (рис. 1.3б); даже незначительные изменения температуры приводят к изменению I₀ на несколько порядков. Экспериментально было доказано, что тепловой ток удваивается через каждые 8^оС. У кремниевых диодов при комнатной температуре тепловой ток на шесть порядков меньше, чем у германиевых. Поэтому у германиевых переходов при одинаковых условиях прямые напряжения на 0,35 В меньше и, в зависимости от режима, составляют 0,250,15 В (напряжение отпирания у германиевых переходов при повышении температуры вырождается почти в "0")

б) φ_t ─ тепловой потенциал (линейно зависит от температуры) При комнатной температуре φ_t.= 25мв, а при повышении температуры φ_t рассчитывается по формуле: где Т(К) ─ температура (по Кельвину)

ВАХ открытого диода (рис.1.2б) отражает зависимость параметров диода от температуры: при повышении температуры в силу вступает собственная проводимость диода, идёт нарушение ковалентных связей и ВАХ смещается влево.

На этот факт надо обратить особое внимание, так как входная ВАХ биполярного транзисторов аналогична ВАХ открытого диода, и, при проектировании усилителей на транзисторах, вопрос температурной стабилизации положения рабочей точки (РТ) на ВАХ решается конкретным усложнением схемы усилителя.

Максимально допустимое увеличение обратного тока диода определяет максимально допустимую температуру для него, которая составляет 80100 ^оС для германиевых диодов и 150200 ^оС для кремниевых.

Минимально допустимая температура для диодов обычно лежит в пределах от 60 до 70^оС.

На рис. 1.1 прямая ветвь характеристики, снятая при 70 ^оС, сместилась влево: с повышением температуры вступает в силу собственная проводимость полупроводника, число носителей увеличивается, так как усиливается процесс термогенерации. Обратная же ветвь ВАХ (рис. 1.1) смещается вправо, то есть с повышением температуры до +70 ^оС электрический пробой в переходе наступает раньше, чем при температуре +20 ^оС. При увеличении обратного напряжения к тепловому току добавляется ток термогенерации. В сумме эти два тока образуют через обратносмещенный переход обратный ток I_обр. При изменении температуры новое значение обратного тока можно определить из соотношения

(1.5)

где I_обр.20 ^о_С  значение обратного тока при температуре не выше 27⁰С (берется из справочной литературы);

А  коэффициент материала, из которого выполнен полупроводниковый прибор (А_{германия} = 2; А_{кремния} = 2,5);

 _t  температурный потенциал, который при комнатной температуре равен 0,025 В, а при другой температуре  _t можно определить по формуле

(1.6)