CARACTERISTICA CURENT-TENSIUNE A DIODEI

1. Teoria lucrarii

Punand in contact un semiconductor de tip n cu unul de tip p, electronii din stratul de tip n vor difuza catre stratul de tip p, iar golurile din stratul p vor difuza catre stratul n. Acest proces are loc pana cand se egaleaza nivelele Fermi dintre cele doua starturi datorita incarcarii electrostatice:

qVb = Fn-Fp = EcEv+ kBT ln[NaNd /(NcNv)] (1)

unde:

Grosimea stratului de baraj, saracit in purtatori liberi, care se formeaza in jurul zonei de contact este:

xb ( U) = [(2e /q)(1/NA+1/ND)(Vb U)]1/2 (2)

unde:

Semnul "" este pentru tensiuni directe ( "+" pe stratul p si "" pe n), semnul "+" pentru tensiuni inverse.

Stratul de baraj impiedica circulatia purtatorilor de sarcina majoritari prin dioda. O tensiune directa aplicata diodei va micsora largimea stratului de baraj si va modifica semnificativ concentratia purtatorilor minoritari la marginea stratului de baraj cu factorul eqU / (kT) , modificarea concentratiei purtatorilor majoritari fiind nesemnificativa:

                pn'(xn) = pn eqU / (kT) .

                np'(xp) = np eqU / (kT) (3)

Densitatea de curent prin jonctiune va fi direct proportionala cu variatia numarului de purtatori minoritari:

            D pn(xn)=pn'(xn) pn= pn[eqU / (kT) 1]

            D np(xp)= np'(xp) np= np [eqU / (kT) 1] (4)

care vor difuza prin stratul de baraj, adica:

j =q (Dppn /Lp+ Dnnp /Ln ) (eqU / (kT) 1)

j = jo(eqU / (kT) 1)                             (5)

unde:

Pentru tensiuni directe mai mari decat 0,1V (4 kT/q) termenul exponential din (5) este mult mai mare decat 1 si curentul direct se poate scrie:

I = IoeqU / (mkT)                             (6)

unde marimea "m" are valori intre 1 si 2 , fiind 1 cand predomina curentul de difuzie si 2 cand predomina curentul de recombinare.

2. Dispozitivul experimental

Prin modificarea valorii rezistentei Rv , se stabileste curentul prin dioda. Rezistenta R1 limiteaza curentul prin circuit, iar rezistenta R este utilizata pentru masurarea curentului prin circuit.

3. Modul de lucru

4. Analiza rezultatelor

Logaritmand relatia (6) gasim:

ln I = ln I0 + qU/(mkBT) (7)

Se reprezinta grafic "I" in functie de "U". Intersectand portiunea liniara a graficului de la curenti mari cu axa tensiunii determinam tensiunea de deschidere a diodei UD .

Se reprezinta grafic "ln I" in functie de "U". Din panta dreptei care se formeaza determinam coeficientul "m" ce caracterizeaza tipul de curent prin dioda.

m = (kBT/q)(D ln I/D U) (8)

Din intersectia dreptei cu axa lui "ln I" la U=0 determinam curentul invers maxim prin dioda I0 .

5. Rezultate experimentale
 
Nr. crt I U ln I UD m I0
  (mA) (V)   (V)   (nA)