Charakterystyki prądowo-napięciowe półprzewodników
Charakterystyka prądowo-napięciowa (VAC) — zależność prądu płynącego przez rezystancję od napięcia na tej rezystancji, wyrażona graficznie. Charakterystyka I — V może być liniowa i nieliniowa, aw zależności od tej rezystancji obwody zawierające te rezystancje dzielą się na liniowe i nieliniowe.
Tak więc charakterystyka woltoamperowa to zależność napięcia elektrycznego od natężenia prądu w obwodzie elektrycznym lub jego poszczególnych elementach (reostat, kondensator itp.). Charakterystyka napięciowo-prądowa liniowych elementów obwodu elektrycznego jest linią prostą.
Wraz ze wzrostem napięcia przyłożonego do półprzewodnika wartość prądu w nim wzrasta znacznie szybciej niż napięcie (ryc. 1), tj. istnieje nieliniowa zależność między prądem a napięciem. Jeżeli przy zmianie napięcia U na przeciwny (-U) zmiana prądu w półprzewodniku ma ten sam charakter, ale w przeciwnym kierunku, to taki półprzewodnik ma symetryczną charakterystykę prądowo-napięciową.
V prostowniki półprzewodnikowe dobór półprzewodników o różnych rodzajach przewodnictwa elektrycznego (typu n i typu p) asymetryczna charakterystyka woltamperowa (rys. 2).
W rezultacie przy jednej półfali napięcia przemiennego prostownik półprzewodnikowy przepuści prąd. Jest to prąd przewodzenia Ipr, który szybko wzrasta wraz ze wzrostem pierwszej półfali napięcia przemiennego.
Pod wpływem drugiej półfali napięcia układ dwóch półprzewodników (w prostowniku płaskim) nie przepuszcza prądu w przeciwnym kierunku Iobr. Bardzo mała ilość prądu Irev przepływa przez złącze pn ze względu na obecność nośników mniejszościowych w półprzewodnikach (elektrony w półprzewodniku typu p i dziury w półprzewodniku typu n). Powodem tego jest duża rezystancja warstwy połączeniowej (złącza pn) występującej pomiędzy półprzewodnikiem typu p a półprzewodnikiem typu n.
W miarę dalszego zwiększania drugiej półfali napięcia przemiennego prąd wsteczny Iobr zacznie powoli rosnąć i może osiągnąć wartości, przy których następuje przerwanie warstwy barierowej (złącza pn).
Ryż. 1. Charakterystyka prądowo-napięciowa półprzewodnika
Ryż. 2. Asymetryczna charakterystyka woltamperowa prostownika półprzewodnikowego (płaska dioda)
Im wyższy stosunek prądu stałego do prądu wstecznego (mierzony przy tych samych wartościach napięcia), tym lepsze właściwości prostownika. Oblicza się to na podstawie wartości współczynnika korygującego, który jest stosunkiem prądu przewodzenia I'pr do prądu wstecznego I'obr przy tej samej wartości napięcia:
