Lý thuyết bán dẫn

[vinaromaco]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Một số loại diode đặc biệt, ví dụ như diode zener được thiết kế để làm việc trong vùng đánh thủng. Đặc tuyến zener có dạng gần như thẳng đứng trong vùng đánh thủng có nghĩa là diode zener duy trì một điện áp không đổi, độc lập với dòng ngược qua diode. Diode zener bị kích thích bằng tạp chất nhiều hơn so với các diode thông thường, chúng có bề rộng vùng nghèo nhỏ và điện thế hàng rào thấp. Cơ chế đánh thủng trong các diode zener có điện áp đánh thủng nhỏ hơn [SUB][/SUB] khác với cơ chế đánh thủng thác lũ đã đề cập ở trên, cơ chế này được gọi là cơ chế đánh thủng xuyên hầm. Đánh thủng thác lũ xảy ra đối với các diode zener có điện áp đánh thủng lớn hơn [SUB][/SUB], và cả hai dạng đánh thủng sẽ xảy ra khi điện áp đánh thủng là từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB].
Công suất tiêu hao trên diode có thể được tính bằng
[SUB][/SUB] (1-17)
với [SUB][/SUB] điện áp trên diode
[SUB][/SUB] dòng điện qua diode
Nếu công suất này vượt quá định mức cho phép, diode sẽ bị phá hủy vĩnh viễn.
1-6-3 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Biểu thức diode lý tưởng chứng tỏ là cả phân cực ngược và phân cực thuận đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, thông qua đại lượng [SUB][/SUB]. Dòng bão hòa [SUB][/SUB] cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Thật ra, giá trị của [SUB][/SUB] nhạy với nhiệt độ hơn [SUB][/SUB], vì vậy nó có ảnh hưởng mạnh hơn lên tính chất của diode. Một qui luật thường được sử dụng là dòng [SUB][/SUB] tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng [SUB][/SUB].
Ví dụ 1-7
Một diode silicon có dòng bão hòa là [SUB][/SUB] ở [SUB][/SUB]. Tìm dòng điện qua nó khi được phân cực thuận ở [SUB][/SUB]. Tìm dòng trong diode khi nhiệt độ tăng lên đến [SUB][/SUB].
Hướng dẫn
Từ biểu thức 1-11, tại [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
Từ biểu thức 1-13, giả sử [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB]
Tại [SUB][/SUB], [SUB][/SUB]
Khi nhiệt độ thay đổi từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB], dòng [SUB][/SUB] được nhân đôi 8 lần, do đó gia tăng 256 lần. Vì vậy [SUB][/SUB]. Như vậy dòng điện tăng [SUB][/SUB] khi nhiệt độ thay đổi từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB].

Ví dụ 1-7 cho thấy rằng dòng điện thuận trong diode tăng theo nhiệt độ khi điện áp phân cực thuận không thay đổi. Hình 1-16 trình bày đặc tuyến VA của diode tại hai nhiệt độ khác nhau. Tại điện áp [SUB][/SUB], dòng tăng từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB] khi nhiệt độ thay đổi từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB]. Khi dòng điện được giữ không thay đổi, điện áp giảm khi nhiệt độ tăng. Tại dòng hằng số [SUB][/SUB] trong hình, điện áp giảm từ [SUB][/SUB] xuống [SUB][/SUB] khi nhiệt độ tăng từ [SUB][/SUB] đến [SUB][/SUB]. Một qui tắc thường được dùng là điện áp phân cực thuận giảm [SUB][/SUB] khi nhiệt độ tăng [SUB][/SUB] để giữ dòng điện không thay đổi.

Dĩ nhiên là dòng ngược cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Trong nhiều ứng dụng thực tế, việc gia tăng dòng ngược khi nhiệt độ tăng đặt ra một giới hạn trong việc ứng dụng diode nhiều hơn là ảnh hưởng của nhiệt độ lên dòng điện thuận. Điều này đặc biệt đúng đối với diode Ge. Diode Ge có giá trị [SUB][/SUB] lớn hơn nhiều so với Si, giá trị này có thể lớn bằng hoặc thậm chí lớn hơn dòng rò. Do đó, với [SUB][/SUB] tăng gấp đôi khi nhiệt độ tăng [SUB][/SUB], dòng ngược tổng cộng trên diode Ge có thể thay đổi rất lớn khi nhiệt độ thay đổi nhỏ. Vì lý do này, ngày nay diode Ge không còn được sử dụng rộng rãi.