Проверка на съответствието на изчислените и зададените стойности на основните параметри на диода и корекция
Както е показано по-горе, за изчисляване на електрическите характеристики и геометричните размери на слоевете на токоизправителния елемент е достатъчно да се зададат такива параметри на диода като URRM и IFAV. Освен тях обаче на проектирания диод могат да се поставят ограничения и за редица други параметри, които не се засягат при проектирането му. Следователно, след изчисляване на основните параметри на проектирания диод, трябва да се провери дали са изпълнени други изисквания. Ако изчислените стойности на всички параметри отговарят на дадените, тогава изчисленията приключват дотук. В противен случай трябва да се направят корекции в изчислението на диода.
Един от ограничаващите параметри на токоизправителните диоди еимпулсно изправено напрежение UFM - най-високото моментно изправено напрежение върху диода. Измерва се при моментен максимален ток напред, равен на ограничението на тока IFAV пъти π,
За да се намери UFM при избраната стойност на диаметъра на токоизправителния елемент, активната площ на конструкцията се изчислява по формула (1.4.5), след което се определя максималната стойност на плътността на тока в посока напред
. (1.5.1)
Освен това, въз основа на CVC на диод с единица площ, съгласно (1.4.7), се намира стойността на спада на напрежението UFM. Към това можете да добавите спада на напрежението върху омичните контакти, който не се взема предвид в горните изрази. За диодите за токоизправител е 0,05 V.
Обратен ток Ограничаващият параметър обикновено е повтарящият импулсен диоден обратен ток IRRM - най-високият моментен обратен ток, дължащ се на повтарящото се импулсно обратно напрежение URRM. IRRM се измерва примаксимално допустима температура на преход Tjm.
Обратният ток на истински диод се състои от няколко компонента:
където IS е токът на насищане; Ig е токът на термично генериране; IUT е повърхностният ток на утечка; IPOV - повърхностен ток; ICAN - ток на канала.
Някои от тях, като IUT и ICAN, не се изчисляват аналитично. Повърхностният ток съдържа скорост на повърхностна рекомбинация, която е трудна за определяне. Следователно, когато се изчислява обратният ток, те обикновено се ограничават до два компонента - тока на насищане и тока на генериране.
Токът на насищане е токът, дължащ се на носителите на заряд, извлечени от обратния предубеден p-n преход от базовите области. Най-общият израз за плътността на тока на насищане е:
. (1.5.3)
където ni е присъщата концентрация, е дължината на дифузия.
В дифузионните p-n преходи дифузионната област обикновено се оказва много по-силно легирана от другата базова област, която е изходният материал. В този случай, в израза за плътността на тока на насищане, един компонент (електронен за p + - n-преход и дупка за n + - p-преход) може да бъде пренебрегнат.
По-долу е представена температурната зависимост на параметрите, включени в (1.5.3).
, (1.5.4)
, (1.5.5)
, (1.5.6)
където Tn=T/300; T е температурата по скалата на Келвин.
Плътността на генериращия ток, като правило, се изчислява при предположението, че енергийните нива на центровете за генериране-рекомбинация са близо до средата на забранената лента:
. (1.5.7)
къдетоl(URRM) е ширината на областта на пространствения заряд при повтарящо се импулсно обратно напрежение.
За експоненциален p-n преход ширината на областта на пространствения заряд може да се намери с помощта на формулите [1]:
когато l>gt; 4λ,(1.5.8)
за l ≤ 20λ.(1.5.9)
Ако разширяването на областта на пространствения заряд в основата е ограничено до силно легирана n + или p + - област, тогава след определяне наl, разширяването на областта на пространствения заряд в базовите области трябва да се изчисли с помощта на формулите:
, (1.5.10)
. (1.5.11)
И акоlnпри напрежение URRM се окаже по-голямо от dn (виж Фигура 1.4.1), тогава ширината на областта на пространствения заряд трябва да се намери по формулата
, (1.5.12)
Животът на поколението τg обикновено се приема равен на живота на носителите на заряд в базовите области. Ако тези стойности се различават, тогава средната геометрична продължителност на живота на малцинствените носители на заряд в базовите области се приема като τg
. (1.5.13)
След определяне на плътността на тока на насищане и генериране, се изчислява повтарящият се импулсен обратен ток на диода
. (1.5.14)
Площта S, включена в този израз, в случай на скосен токоизправителен елемент, се различава от SAKT за права посока. Обратният ток на диода се формира в областта на пространствения заряд и като S е необходимо да се вземе площта на структурата в равнината на металургичния преход (пунктирана линия на фигура 1.4.2), която практически съвпада с площта на по-големия омичен контакт:
. (1.5.15)
ИЗЧИСЛЕНА ЧАСТ