Prúdovo-napäťové charakteristiky polovodičov
Charakteristika prúdového napätia (VAC) — graficky vyjadrená závislosť prúdu pretekajúceho odporom od napätia na tomto odpore. Charakteristiky I - V môžu byť lineárne a nelineárne av závislosti od tohto odporu a obvody obsahujúce tieto odpory sa delia na lineárne a nelineárne.
Voltampérová charakteristika je teda závislosť elektrického napätia od sily prúdu v elektrickom obvode alebo jeho jednotlivých prvkoch (reostat, kondenzátor atď.). Napäťovo-prúdová charakteristika lineárnych prvkov elektrického obvodu je priamka.
S nárastom napätia aplikovaného na polovodič sa hodnota prúdu v ňom zvyšuje oveľa rýchlejšie ako napätie (obr. 1), t.j. existuje nelineárny vzťah medzi prúdom a napätím. Ak pri zmene napätia U na reverznú (-U) má zmena prúdu v polovodiči rovnaký charakter, ale v opačnom smere, potom má takýto polovodič symetrickú prúdovo-napäťovú charakteristiku.
V polovodičové usmerňovače výber polovodičov s rôznymi typmi elektrickej vodivosti (typ n a typ p) asymetrickou voltampérovou charakteristikou (obr. 2).
Výsledkom je, že polovodičovým usmerňovačom prejde jednou polvlnou striedavého napätia prúd. Ide o dopredný prúd Ipr, ktorý sa rýchlo zvyšuje, keď sa zvyšuje prvá polvlna striedavého napätia.
Pri vystavení druhej polvlne napätia systémom dvoch polovodičov (v plochom usmerňovači) neprechádza prúd v opačnom smere Iobr. Cez pn prechod preteká veľmi malé množstvo prúdu Irev v dôsledku prítomnosti menšinových nosičov v polovodičoch (elektróny v polovodiči typu p a diery v polovodiči typu n). Dôvodom je vysoký odpor prechodovej vrstvy (pn prechod) vyskytujúci sa medzi polovodičom typu p a polovodičom typu n.
Keď sa druhá polvlna striedavého napätia ďalej zvyšuje, spätný prúd Iobr sa začne pomaly zvyšovať a môže dosiahnuť hodnoty, pri ktorých sa preruší bariérová vrstva (pn prechod).
Ryža. 1. Prúdovo-napäťová charakteristika polovodiča
Ryža. 2. Asymetrická voltampérová charakteristika polovodičového usmerňovača (plochá dióda)
Čím vyšší je pomer jednosmerného prúdu k spätnému prúdu (merané pri rovnakých hodnotách napätia), tým lepšie sú vlastnosti usmerňovača. Ten sa vypočíta z hodnoty korekčného koeficientu, čo je pomer priepustného prúdu I'pr k spätnému I'obr pri rovnakej hodnote napätia:
