Как изменяется ВАХ диода при изменении температуры

Диод – простое и универсальное электронное устройство, которое находит применение во многих областях науки и техники. Его устройство и принцип работы основаны на использовании полупроводниковых материалов, которые обладают особыми свойствами. ВАХ (вольт-амперная характеристика) диода представляет собой зависимость его тока от напряжения при постоянной температуре.

Однако температура окружающей среды оказывает значительное влияние на вольт-амперную характеристику диода. При повышении температуры наблюдается изменение участков ВАХ, что может привести к необходимости корректировки работы диода или его замены.

Первым участком ВАХ диода, который изменяется при повышении температуры, является прямой участок характеристики. При повышении температуры элемента диода происходит увеличение его сопротивления, что приводит к снижению линейного участка ВАХ. Это означает, что при одном и том же напряжении на диоде текущий поток будет меньше, чем при низких температурах.

Наоборот, обратный участок ВАХ диода, характеризующийся высоким сопротивлением, неизменен при изменении температуры. Это происходит из-за того, что в обратном направлении ток почти не течет через диод, и температура не оказывает значительного влияния на этот участок. Однако стоит отметить, что при очень высоких температурах диод может разрушиться.

Влияние температуры на ВАХ диода

1. Влияние температуры на напряжение переключения

При повышении температуры, напряжение переключения диода (обычно обозначается как UON) может увеличиваться. Это происходит из-за термического возрастания динамического сопротивления p-n перехода. Также, с увеличением температуры, шумовая плотность тока диода увеличивается, что может привести к увеличению UON.

2. Влияние температуры на обратный ток

2. Влияние температуры на обратный ток

Температура также оказывает влияние на обратный ток диода. Обратный ток обычно растет с повышением температуры, что может быть вызвано увеличением числа несоответствующих электронов, которые могут проникать через p-n переход диода. Также, с увеличением температуры, возрастает вероятность туннелирования электронов через p-n переход, что приводит к увеличению обратного тока диода.

READ
Как выбрать светильники для натяжных потолков на кухне

Оптимальная рабочая температура диода обычно указывается в его технических характеристиках и должна быть соблюдена для достижения наилучших рабочих параметров диода.

Влияние температуры на форвардное напряжение диода

При повышении температуры форвардное напряжение диода уменьшается. Такое явление обусловлено тем, что при нагреве кристаллическая структура полупроводника начинает “разбухать”, что приводит к увеличению ширины p-n-перехода. Увеличение ширины перехода приводит к увеличению региона пространственного заряда и, как следствие, к увеличению контактного потенциала на p-n-переходе. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению форвардного напряжения диода.

Кроме того, увеличение температуры влияет на концентрацию носителей заряда в полупроводнике. При нагреве концентрация электронов и дырок увеличивается, что также влияет на форвардное напряжение диода. Значение форвардного напряжения зависит от концентрации носителей заряда и их подвижности.

Температурная зависимость форвардного напряжения диода

Температурная зависимость форвардного напряжения диода

Температурная зависимость форвардного напряжения диода имеет экспоненциальный характер. Она описывается уравнением:

UF(T) = UF(25°C) + α × (T – T)

где UF(T) – форвардное напряжение диода при температуре T, UF(25°C) – форвардное напряжение диода при температуре 25°C, α – температурный коэффициент форвардного напряжения диода, T – текущая температура, T – опорная температура (обычно равна 25°C).

Температурный коэффициент форвардного напряжения диода зависит от материала полупроводника и может быть определен экспериментально. Обычно для кремниевых диодов температурный коэффициент составляет около -2 мВ/°C.

Влияние температуры на ток диода в прямом направлении

При повышении температуры полупроводниковый диод обычно проявляет увеличение тока в прямом направлении. Это происходит, потому что при повышении температуры уровень основных носителей заряда в полупроводнике начинает увеличиваться. Большее количество носителей заряда приводит к увеличению количества переносимого тока в прямом направлении.

Коэффициент температурной зависимости тока диода в прямом направлении обычно называют температурным коэффициентом тока. Он выражает отношение производной тока диода в прямом направлении к изменению температуры. Температурный коэффициент тока диода определяется производителем и указывается в его технических характеристиках.

Положительный температурный коэффициент тока

У большинства полупроводниковых диодов температурный коэффициент тока в прямом направлении положительный. Это означает, что с увеличением температуры ток диода в прямом направлении также увеличивается. Такое поведение связано с увеличением концентрации основных носителей заряда при повышении температуры.

READ
Как выбрать теплообменник для газового котла - лучшие рекомендации

Температурная стабильность диода

Температурная стабильность диода

Температурная стабильность диода является важным параметром, определяющим его работу в различных условиях температуры. Полупроводниковые диоды с более низким температурным коэффициентом тока в прямом направлении обычно обладают лучшей температурной стабильностью.

Важно отметить, что при экстремально высоких температурах диод может перегреться, что может привести к его поломке или даже уничтожению. Поэтому при проектировании системы, где используются полупроводниковые диоды, необходимо учитывать максимальную допустимую рабочую температуру диода и предусмотреть достаточное охлаждение.

Влияние температуры на ток диода в обратном направлении

Влияние температуры на ток диода в обратном направлении

Обратный ток диода в обратном направлении возникает из-за диффузии свободных носителей заряда через pn-переход диода. При нормальной комнатной температуре обратный ток диода очень мал и практически не оказывает влияния на работу диода. Однако при повышении температуры его величина может значительно увеличиваться.

При увеличении температуры, энергия фононов повышается, что приводит к увеличению числа столкновений носителей заряда с дефектами решетки диода. Чем больше столкновений происходит, тем больше носителей заряда переходят в состояния, способствующие обратному току диода.

Влияние температуры на ток диода в обратном направлении также связано с изменением ширины запрещенной зоны pn-перехода. При повышении температуры ширина запрещенной зоны уменьшается, что приводит к увеличению вероятности туннелирования носителей заряда через запрещенную зону. В результате увеличения температуры, обратный ток диода может значительно возрастать.

Таким образом, повышение температуры окружающей среды может приводить к увеличению тока диода в обратном направлении. Это важно учитывать при расчете и проектировании схем с применением диодов, особенно при работе в условиях повышенной температуры, например, в электронике высоких температур.

Видео:

Принцип работы диода

Как узнать номинальный рабочий ток и напряжение у неизвестного светодиода, используя простую схему

ВАХ диода и опредение параметров линейной модели

Оцените статью

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: