ลักษณะกระแส-แรงดันของสารกึ่งตัวนำ

ลักษณะกระแส-แรงดัน (VAC) — การพึ่งพาอาศัยกันของกระแสที่ไหลผ่านความต้านทานของแรงดันคร่อมความต้านทานนี้ แสดงเป็นกราฟิก ลักษณะ I — V สามารถเป็นแบบเชิงเส้นและไม่เป็นเชิงเส้น และขึ้นอยู่กับความต้านทานนี้ และวงจรที่มีความต้านทานเหล่านี้จะแบ่งออกเป็นแบบเชิงเส้นและไม่เป็นเชิงเส้น

ดังนั้นคุณลักษณะของโวลต์ - แอมแปร์คือการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้ากับความแรงของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้าหรือองค์ประกอบแต่ละส่วน (รีโอสแตท, ตัวเก็บประจุ, ฯลฯ ) ลักษณะแรงดัน-กระแสขององค์ประกอบเชิงเส้นของวงจรไฟฟ้าเป็นเส้นตรง

เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเซมิคอนดักเตอร์เพิ่มขึ้น ค่าของกระแสในนั้นจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าแรงดัน (รูปที่ 1) เช่น มีความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นระหว่างกระแสและแรงดัน หากเมื่อแรงดันไฟฟ้า U เปลี่ยนเป็นย้อนกลับ (-U) การเปลี่ยนแปลงปัจจุบันในเซมิคอนดักเตอร์จะมีลักษณะเหมือนกัน แต่ในทิศทางตรงกันข้าม เซมิคอนดักเตอร์ดังกล่าวจะมีลักษณะแรงดันกระแสไฟฟ้าที่สมมาตร

วี วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ การเลือกเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าประเภทต่างๆ (ชนิด n และชนิด p) ลักษณะโวลต์-แอมแปร์แบบอสมมาตร (รูปที่ 2)

เป็นผลให้ด้วยครึ่งคลื่นของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ วงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์จะผ่านกระแส เป็น Ipr กระแสไปข้างหน้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อครึ่งคลื่นแรกของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเพิ่มขึ้น

เมื่อสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่นที่สองระบบของเซมิคอนดักเตอร์สองตัว (ในวงจรเรียงกระแสแบบแบน) จะไม่ผ่านกระแสในทิศทางตรงกันข้าม Iobr กระแส Irev จำนวนน้อยมากไหลผ่านทางแยก pn เนื่องจากมีพาหะส่วนน้อยในสารกึ่งตัวนำ (อิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำชนิด p และรูในสารกึ่งตัวนำชนิด n) เหตุผลนี้คือความต้านทานสูงของชั้นจุดเชื่อมต่อ (จุดแยก pn) ที่เกิดขึ้นระหว่างสารกึ่งตัวนำชนิด p และสารกึ่งตัวนำชนิด n

เมื่อครึ่งคลื่นที่สองของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเพิ่มขึ้น Iobr กระแสย้อนกลับจะเริ่มเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ และอาจถึงค่าที่ชั้นกั้น (จุดแยก pn) พังทลายลง

ข้าว. 1. ลักษณะกระแส-แรงดันของสารกึ่งตัวนำ

ข้าว. 2. ลักษณะโวลต์แอมแปร์แบบอสมมาตรของวงจรเรียงกระแสเซมิคอนดักเตอร์ (ไดโอดแบน)

ยิ่งอัตราส่วนของกระแสตรงต่อกระแสย้อนกลับสูง (วัดที่ค่าแรงดันเท่ากัน) คุณสมบัติของวงจรเรียงกระแสก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ซึ่งคำนวณจากค่าสัมประสิทธิ์การแก้ไขซึ่งเป็นอัตราส่วนของ I'pr กระแสไปข้างหน้าต่อ I'obr ย้อนกลับที่ค่าแรงดันเดียวกัน: