二极管伏安特性与温度的关系

关于二极管二极管是当今应用最为广泛的晶体管之一，由于其特殊的物理结构使其在当今工业生产当中扮演着不可替代的角色。其中PN结是二极管的心脏。研究二极管的伏安特性与温度的关系重点在于研究温度对PN结的影响。PN结的形成在一块完整的硅片上，用不同的掺杂工艺使其一边形成N型半导体，另一边形成P型半导体，在P型半导体和N型半导体结合后，在它们的交界处就出现了电子和空穴的浓度差别，N型区内电子很多而空穴很少，P型区内则相反。这样，电子和空穴都要从浓度高的地方向浓度低的地方扩散。它们扩散的结果就使P区一边失去空穴，留下了带负电的杂质离子,N区一边失去电子，留下了带正电的杂质离子。半导体中的离子它们不能任意移动，因此并不参与导电,通常称为空间电荷，它们集中在P和N区交界面附近，形成了一个很薄的空间电荷区，就是所谓的PN结。又称为耗尽区。扩散越强，空间电荷区越宽。由半导体物理学知识我们可知PN结总电流密度：其中上面的公式就是理想PN结模型的电流电压方程式，又称为肖克莱方程式。J=J[exp()1]soqVkT00qDJnpPnsnPnqDPLL温度对PN结的电流密度影响很大。对于反向饱和电流密度因为公式中两项的情况相似，所以我们只需要考虑第一项即可。因为与温度有关，可设00qDJnpPnsnPnqDPLLDnnL0pnDnnT与成正比，为一常数则有式子中231022qDJ=q()exp()npgnisnnAonEDnTLNkT32JsT随温度变化较缓慢，故随温度exp()goEkT变化主要由决定。Js因此，随温度升高而迅速增大，JgsE并且越大的半导体，变化越快。0(0)(0)gggGEETEqV因为，设，(0)gE为绝对零度时的禁带宽度，0GV为绝对零度时导带底和价带顶的电势差，J=J[exp()1]soqVkT将上述关系带入中，V则加正向偏压时，正向电流与温度的关系为302()Jexp[]FGoqVVTkT所以正向电流的密度随温度上升而增加。用图形表示二极管伏安特性曲线与温度的关系如下所示：可以看出在相同的电压下，温度越高电流越大。二极管作为一种使用非常广泛的晶体管，研究它的特性曲线具有重要的实践意义。经过我们以上公式的推导我们可以看出，温度是影响二极管特性的重要因素，我们必须深入了解它，这样我们才能利用它。