Strom-Spannungs-Kennlinien von Halbleitern
Strom-Spannungs-Charakteristik (VAC) — die Abhängigkeit des durch den Widerstand fließenden Stroms von der Spannung an diesem Widerstand, grafisch ausgedrückt. I-V-Kennlinien können linear und nichtlinear sein, und abhängig von diesem Widerstand werden Schaltkreise, die diese Widerstände enthalten, in lineare und nichtlineare unterteilt.
Die Volt-Ampere-Kennlinie ist also die Abhängigkeit der elektrischen Spannung von der Stromstärke im Stromkreis oder seinen einzelnen Elementen (Rheostat, Kondensator usw.). Die Spannungs-Strom-Kennlinie linearer Elemente eines Stromkreises ist eine Gerade.
Mit einer Erhöhung der an den Halbleiter angelegten Spannung steigt der Stromwert darin viel schneller an als die Spannung (Abb. 1), d.h. Es besteht ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen Strom und Spannung. Wenn beim Wechsel der Spannung U in den umgekehrten Zustand (-U) die Stromänderung im Halbleiter den gleichen Charakter hat, jedoch in entgegengesetzter Richtung, dann hat ein solcher Halbleiter eine symmetrische Strom-Spannungs-Kennlinie.
V Halbleitergleichrichter Auswahl von Halbleitern mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit (n-Typ und p-Typ) und asymmetrischer Volt-Ampere-Kennlinie (Abb. 2).
Dadurch leitet der Halbleitergleichrichter mit einer Halbwelle der Wechselspannung Strom. Es handelt sich um einen Durchlassstrom Ipr, der mit zunehmender erster Halbwelle der Wechselspannung schnell ansteigt.
Bei Einwirkung der zweiten Spannungshalbwelle lässt das System aus zwei Halbleitern (in einem Flachgleichrichter) keinen Strom in die entgegengesetzte Richtung Iobr durch. Aufgrund des Vorhandenseins von Minoritätsträgern in Halbleitern (Elektronen in einem p-Typ-Halbleiter und Löcher in einem n-Typ-Halbleiter) fließt eine sehr geringe Strommenge Irev durch den pn-Übergang. Der Grund dafür ist der hohe Widerstand der Übergangsschicht (pn-Übergang), die zwischen dem p-Typ-Halbleiter und dem n-Typ-Halbleiter auftritt.
Wenn die zweite Halbwelle der Wechselspannung weiter erhöht wird, beginnt der Rückstrom Iobr langsam anzusteigen und kann Werte erreichen, bei denen die Barriereschicht (pn-Übergang) zusammenbricht.
Reis. 1. Strom-Spannungs-Kennlinie eines Halbleiters
Reis. 2. Asymmetrische Volt-Ampere-Kennlinie eines Halbleitergleichrichters (Flachdiode)
Je höher das Verhältnis von Gleichstrom zu Rückstrom (gemessen bei gleichen Spannungswerten) ist, desto besser sind die Eigenschaften des Gleichrichters. Dieser wird aus dem Wert des Korrekturkoeffizienten berechnet, der das Verhältnis des Vorwärtsstroms I'pr zum Rückwärtsstrom I'obr bei gleichem Spannungswert darstellt:
