Проводящее состояние силового диода.

Под воздействием прямого напряжения потенциальный барьер уменьшается (см. рис. 1.2), в результате чего концентрация неосновных носителей у границ перехода (дырок — в -области и электронов — в -области) экспоненциально возрастает. Это явление называют инжекцией неосновных носителей заряда. Инжектированные носители начинают диффундировать в глубь полупроводника — возникает ток через диод. Однако у высоковольтных силовых диодов связь тока с напряжением не описывается соотношением (1.1).

Дело в том, Что эти приборы имеют толстую базу, падение потенциала на которой приводит к весьма сложной связи между плотностью прямого тока через диод и падением напряжения на нем [1.6]. Нам достаточно отметить следующее.

Самой распространенной практической аппроксимацией ВАХ диода в прямом направлении является линейная аппроксимация [1.6]

где — пороговое напряжение диода; — дифференциальное прямое сопротивленце диода. Смысл этих названий будет разъяснен в гл. 2.

В работе [1.7] предложена степенная аппроксимация ВАХ, которая в некоторых случаях может оказаться более близкой к экспериментальным данным:

где К и - константы. Значения N в случае использования аппроксимации (1.5) лежат в диапазоне . На рис. 1.6 приведены реальная ВАХ тиристора типа и ее линейная и степенная аппроксимации.

С ростом температуры прямое падение напряжения, как правило, увеличивается. Эту зависимость обычно получают из эксперимента, так как корректная теоретическая модель температурной зависимости прямого падения напряжения в настоящее время отсутствует.

Важным для понимания работы диода является то, что при больших плотностях тока в его слоях происходит накопление подвижных носителей заряда. Явление накопления заряда, как показано далее, существенно влияет на процесс выключения силового диода, при этом основное влияние на характеристики диода оказывает накопленный в -базе заряд дырок: . Это обусловлено относительно большей инжекцией из более сильнолегированного -слоя, меньшей подвижностью дырок по сравнению с электронами, большей толщиной -слоя и большим временем жизни дырок в нем.

Накопленный заряд Q зависит от прямого тока через диод и в стационарных условиях остается постоянным, так как процесс инжекции неосновных носителей заряда уравновешивается процессом их рекомбинации.