|直流,交流,电流,过渡时间

在本教程中,我们将学习一些重要的二极管特性。欧宝官网app苹果下载ob直播app通过检查这些二极管的特性,你将有一个更好的理解,一个二极管的工作一般。

常用二极管特性

下面给出了一些常用的二极管特性。

  • 当前方程式
  • 直流电阻
  • 交流电阻
  • 过渡电容
  • 扩散电容
  • 存储时间
  • 过渡时间
  • 恢复时间

现在,我们将简单地看到更多关于这些二极管的特性。欧宝官网app苹果下载

二极管电流方程

PN结二极管是众所周知的只在一个方向上通过电流。通过PN结二极管的电流很大程度上取决于所使用的材料类型,也取决于制造PN结二极管时掺杂的浓度。

电流流动的主要原因是PN结二极管结构中多数载流子的产生或重新组合。

我们将有三个区域负责多数载流子电流的流动。这些区域分别是拟中性P -区、耗尽区、拟中性N -区。准中性P型是耗尽区边缘与二极管边缘在P侧的分离区域。

准中性N型的区域是耗尽区域边缘与正极上的二极管的边缘之间的分离。为了假设,这种分离距离是无穷大的。当我们朝向二极管的界限移动时,电荷载体的浓度将没有变化。电场不存在于准中性区域中。

Δn.p(x→-∞)= 0

ΔP.n(x→+∞)= 0

二极管的正偏电流是由于多数载流子的复合而产生的。载流子复合发生在P型或N型准中性区、耗尽区或欧姆接触点(即金属与半导体的接触点)。

反向偏压中的电流是由于载流子的产生而产生的。这种类型的载流子产生过程进一步增加电流在正向和反向偏压条件下。

PN结二极管中的电流流动由电荷载体密度,电磁场贯穿PN结二极管的结构和P型和N型的准fermi电平能量确定。载流子密度和电场用于确定PN二极管的漂移电流和漫射电流。

假设耗尽区域内的电子和孔的准细胞水平能量和在n型和p型准中性区域中的孔的能量在获得分析溶液中大致相等。

假设费米能级在耗尽区是恒定的,则耗尽区边界上的少数载流子密度为:

公式1

当没有外加电压时,在上述方程处达到热平衡状态。费米能级之间的分离随着外加电压的增加而增加。这个外部电压乘以电子的电荷。

两个准区中存在的过剩载流子在到达金属-半导体接触点时直接重新结合。复合过程在欧姆接触处迅速发生,并随着金属的存在而进一步增加。因此,有效边界条件可以表述为:

pn(x = wn) = pn0

np(x = - wp) = np0

考虑N型和P型准中性区域的扩散电流方程,利用所考虑的扩散电流方程的边界条件得到理想二极管的电流表达式。

公式2.

在双曲函数方面转换上述方程式,重写上述等式

pnx (x≥n) = pn0+ A cosh {(x-xn) / Lp} + B sinh {(x-xn) / Lp

np(≤x - xp) = np0+ c cosh {(x + xp) / Ln} + d sinh {(x + xp) / Ln

这里A,B,C和D是要确定的常数值。如果边界条件应用于上述双曲线方程,那么我们将拥有

公式3.

如果给出了n型和p型的准中性区域的宽度

W'n= W.n- xn

W'p= W.p- xp

由扩散电流方程计算各准中性区载流子电流密度

公式4.

在PN结二极管的整个结构中流动的电流量总是恒定的,因为在二极管的整个结构中没有充电可以消失或积聚。

因此,通过二极管的总电流等于n区最大空穴电流、p区最大电子电流和耗尽区载流子复合产生的电流之和。准中性区最大电流出现在耗尽区两侧。

公式5.

直流或静态电阻

当一个直流电源连接到一个PN结二极管时,静态电阻或直流电阻定义了二极管的电阻性质。如果外部直流电压给电路,其中半导体二极管是其一部分,结果在PN结二极管特性曲线上的q点或工作点不随时间变化。

曲线弯头及以下处的静电阻将远远大于特性曲线垂直上升段的电阻值。最小的是通过二极管的电流,最大的是直流电阻的水平。

R直流= V.直流/我直流

1.直流或静态电阻

交流或动态电阻

动态电阻来自Shockley的二极管方程。当取决于PN结二极管的DC偏振的AC源连接到它时,它定义二极管电阻性质。

如果给由二极管组成的电路一个外部正弦信号,改变的输入将瞬时Q点从特性中电流位置略微偏移,因此它定义了电压和电流的一个确定的变化。

当没有外部交流信号被应用时,工作点将是Q点(或静止点),它由应用的直流信号水平决定。降低操作q点可以增加二极管的交流电阻。简而言之,它相当于PN二极管的电压-电流斜率。

rd=ΔVd/Δ我d

2.交流或动态电阻

平均AC抵抗

如果输入信号足够足以产生大摆动,则与该区域的二极管相关的电阻称为AC平均电阻。它由直线确定,该直线被绘制地连接的最小值和最大值的外部输入电压的值。

Ravg=(ΔVd/Δ我dpt, pt

3.平均AC电阻

过渡电容

过渡电容也可称为耗尽层电容或空间电荷电容。这主要是在反向偏置的配置中观察到的,其中P型和N型区域具有较低的电阻,耗尽层可能像介质一样。

这种类型的电容是由于外部电压的变化,其中固定电荷在耗尽区域的层的边缘处变化。这取决于介电常数和耗尽层的宽度。如果耗尽层宽度增加过渡电容减小。

CT年代/ w =√{[qε年代/ 2(ϕ- - - - - - VD)] [N一个Nd/ (N一个+ Nd)}

扩散电容

扩散电容也可以称为在前向偏置配置中主要观察到的存储电容。它是由二极管的两个端子之间的电荷载体传输引起的电容,从阳极到正极的PN结二极管的正向偏置配置中的阴极。

如果允许电流通过半导体器件,则在某个时间点,在设备上会产生一些电荷。如果应用的外部电压和电流变为不同的值,则在运输中将存在不同的电荷。

所产生的过渡电荷与电压差变化的比率就是扩散电容。如果电流水平增加,扩散电容水平自动增加。

电流的增加的水平将导致相关电阻的水平降低,也是在非常高速应用中重要的时间常数。扩散电容值远大于转换电容的值,并且它与直流的值直接成比例。

Cdiff= dq / dv = [di(v)/ dv]γF

存储时间

PN结二极管在正向偏置配置中充当完美导体,在反向偏置配置中充当完美绝缘体。在从正向偏置状态切换到反向偏置状态的切换时间内,电流切换并保持在相同的水平上。在这个时间期间,电流逆转并保持恒定水平称为存储时间(T年代)。

电子从P型移动到N型和空穴从N型移动到P型所花费的时间就是存储时间。这个值可以由PN结的几何形状来确定。在这段存储时间内,二极管表现为短路。

过渡时间

电流在保持恒定水平后下降到反向泄漏电流值的时间称为过渡时间。过渡时间值由PN结的几何形状和P型和N型材料的掺杂浓度决定。

4.分配的切换特性

反向恢复时间

存储时间和转换时间的总和被称为反向恢复时间。二极管拍摄的时间是从反向漏电流升高施加的电流信号到恒定状态值的10%。PN结二极管的反向恢复时间值通常是微秒的顺序。

其对广泛使用的小信号二极管整流器1N4148的值通常为4ns,并且对于通用整流二极管,它是2μs。快速开关速度可以通过高值的反向漏电流和高正向电压下降来实现。它由t表示rr

数据表分析

data-sheet-analysis

总结

本文对不同的二极管特性作了简要介绍。

以前- pn结二极管

下一种类型的二极管

一个回应

留下一个回复

您的电子邮件地址不会被公开。必填字段被标记