Tokovno-napetostne karakteristike polprevodnikov
Tokovno-napetostna karakteristika (VAC) — odvisnost toka, ki teče skozi upor, od napetosti na tem uporu, izražena grafično. I-V karakteristike so lahko linearne in nelinearne, glede na ta upor pa so vezja, ki vsebujejo te upore, razdeljena na linearna in nelinearna.
Torej, volt-amperska karakteristika je odvisnost električne napetosti od jakosti toka v električnem tokokrogu ali njegovih posameznih elementih (reostat, kondenzator itd.). Napetostno-tokovna karakteristika linearnih elementov električnega tokokroga je ravna črta.
S povečanjem napetosti, ki se uporablja za polprevodnik, se vrednost toka v njem poveča veliko hitreje kot napetost (slika 1), tj. obstaja nelinearna povezava med tokom in napetostjo. Če ima, ko se napetost U spremeni v obratno (-U), sprememba toka v polprevodniku enak značaj, vendar v nasprotni smeri, potem ima tak polprevodnik simetrično tokovno-napetostno karakteristiko.
V polprevodniški usmerniki izbor polprevodnikov z različnimi vrstami električne prevodnosti (n-tip in p-tip) asimetrična volt-amperska karakteristika (slika 2).
Kot rezultat, z enim polvalom izmenične napetosti bo polprevodniški usmernik prešel tok. To je prednji tok Ipr, ki se hitro poveča, ko se poveča prvi polval izmenične napetosti.
Ko je izpostavljen drugemu polvalu napetosti, sistem dveh polprevodnikov (v ravnem usmerniku) ne prehaja toka v nasprotni smeri Iobr. Skozi pn-spoj teče zelo majhna količina toka Irev zaradi prisotnosti manjšinskih nosilcev v polprevodnikih (elektroni v polprevodniku p-tipa in luknje v polprevodniku n-tipa). Razlog za to je visoka upornost spojne plasti (pn spoj), ki se pojavi med polprevodnikom tipa p in polprevodnikom tipa n.
Ko se drugi polval izmenične napetosti še poveča, bo povratni tok Iobr začel počasi naraščati in lahko doseže vrednosti, kjer se pregradna plast (pn spoj) poruši.
riž. 1. Tokovno-napetostna karakteristika polprevodnika
riž. 2. Asimetrična volt-amperska karakteristika polprevodniškega usmernika (ravna dioda)
Večje kot je razmerje med enosmernim in povratnim tokom (merjeno pri enakih vrednostih napetosti), boljše so lastnosti usmernika. To se izračuna iz vrednosti korekcijskega koeficienta, ki je razmerje med prednjim tokom I'pr in povratnim I'obr pri isti vrednosti napetosti:
