Отклонения от идеальных вольтамперных характеристик

September 5, 2011 by admin Комментировать »

Из уравнения Шокли следует теоретическое выражение предполагаемой вольтамперной характеристики р-n-перехода. Для описания экспериментально наблюдаемых характеристик используют уравнение

где nideal коэффициент неидеальности вольтамперной характеристики диода. Для идеальных диодов он равен 1. Для реальных диодов величина этого коэффициента лежит в диапазоне 1,1-1,5. Однако для полупроводников типаAIIIBVна основе арсенидов и фосфидов

коэффициент может быть равен 2, а для GaN/GaInN-диодов nideal= 6. Более подробный анализ коэффициента неидеальности можно найти в работе Родрика и Уилльямса (Rhoderick, Williams, 1988).

Рис. 4.4. Влияние последовательных и параллельных паразитных сопротивлений на ВАХ р-n-перехода (а). Вольтамперная характеристика с четко выраженным преждевременным включением светодиода, связанного либо с дефектами внутри полупроводника, либо с поверхностными токами утечки (б)

 

Часто диоды обладают нежелательными или паразитными сопротивлениями. На рис. 4.4 показано влияние последовательных и параллельных паразитных сопротивлений на вольтамперные характеристики (ВАХ) р-n-перехода. Последовательные сопротивления могут появляться из-за слишком большого сопротивления контактов или из- за сопротивления нейтральной области. Любые каналы в р-п-переходе, вызванные разрушениями его областей или дефектами на поверхности, приводят к формированию паразитных параллельных сопротивлений.

Для учета паразитных сопротивлений вольтамперную характеристику диода, определяемую уравнением Шокли, необходимо модифицировать. Считая, что Rp— сопротивление, стоящее параллельно идеальному диоду, а Rs —сопротивление, стоящее последовательно с идеальным диодом и шунтом, выражение для вольтамперной характеристики р-n-перехода при прямом смещении можно записать в виде

 

При

Рис. 4.6. Критические точки ВАХ светодиода: прямое напряжение 1, Vf1(измеряемое при рабочем токе, например 100 мА), прямое напряжение 2, Vf2 (измеряемое при небольшом прямом токе, 10 мкА), прямое напряжение 3, Vf3 (измеряемое при очень низком прямом токе, 1 мкА), и обратный ток насыщения. Is(определяемый при обратном напряжении, —5 В)

 

Vf3 = 2,3 В, Is = 0,8 мкА; 2) Vf1=3,4 В, Vf2 = 2,0 B, Vf3= 1,8 В, Is= 0,8 мкА.

Решение. (а) Для светодиодов, излучающих на одной и той же пиковой длине волны, Vf1должно быть как можно меньше, поскольку его высокие значения указывают на большое последовательное сопротивление. Напряжение Vf2должно быть как можно больше и как можно ближеVf1,поскольку низкая величина Vf2 свидетельствует о чрезмерных утечках, приводящих к преждевременному включению светодиода. Такие же рассуждения справедливы и для Vf3. Обратный ток насыщения должен быть как можно меньше, поскольку его высокие значения указывает на наличие механизмов утечки тока (например утечки по поверхности или по объему, связанные с поверхностными состояниями, точечными дефектами и дислокациями в объеме полупроводника). Низкие значения Vf1и Isсовместно с высокими значениями Vf2 и Vfз, как правило, соответствуют светодиодам, обладающими высокой надежностью, (б) Первый диод обладает лучшими характеристиками, чем второй, благодаря более низкому последовательному сопротивлению и небольшим утечкам, приводящим к преждевременному включению диода.

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты