Χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης ημιαγωγών
Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (VAC) — την εξάρτηση του ρεύματος που διαρρέει την αντίσταση από την τάση σε αυτή την αντίσταση, εκφρασμένη γραφικά. Τα χαρακτηριστικά I — V μπορεί να είναι γραμμικά και μη γραμμικά και ανάλογα με αυτή την αντίσταση και τα κυκλώματα που περιέχουν αυτές τις αντιστάσεις χωρίζονται σε γραμμικά και μη γραμμικά.
Έτσι, το χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ είναι η εξάρτηση της ηλεκτρικής τάσης από την ισχύ του ρεύματος στο ηλεκτρικό κύκλωμα ή μεμονωμένα στοιχεία του (ρεοστάτη, πυκνωτής κ.λπ.). Το χαρακτηριστικό τάσης-ρεύματος των γραμμικών στοιχείων ενός ηλεκτρικού κυκλώματος είναι μια ευθεία γραμμή.
Με την αύξηση της τάσης που εφαρμόζεται στον ημιαγωγό, η τιμή του ρεύματος σε αυτόν αυξάνεται πολύ πιο γρήγορα από την τάση (Εικ. 1), δηλ. υπάρχει μια μη γραμμική σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης. Εάν, όταν η τάση U αλλάζει στο αντίστροφο (-U), η αλλαγή ρεύματος στον ημιαγωγό έχει τον ίδιο χαρακτήρα, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση, τότε ένας τέτοιος ημιαγωγός έχει ένα συμμετρικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.
V ανορθωτές ημιαγωγών επιλογή ημιαγωγών με διαφορετικούς τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας (n-type και p-type) ασύμμετρο χαρακτηριστικό volt-ampere (Εικ. 2).
Ως αποτέλεσμα, με ένα μισό κύμα της εναλλασσόμενης τάσης, ο ανορθωτής ημιαγωγών θα περάσει ρεύμα. Είναι ένα μπροστινό ρεύμα Ipr που αυξάνεται γρήγορα καθώς αυξάνεται το πρώτο μισό κύμα της εναλλασσόμενης τάσης.
Όταν εκτίθεται στο δεύτερο μισό κύμα τάσης, το σύστημα δύο ημιαγωγών (σε επίπεδο ανορθωτή) δεν διέρχεται ρεύμα προς την αντίθετη κατεύθυνση Iobr. Μια πολύ μικρή ποσότητα ρεύματος Irev ρέει μέσω της διασταύρωσης pn λόγω της παρουσίας μειοψηφικών φορέων στους ημιαγωγούς (ηλεκτρόνια σε ημιαγωγούς τύπου p και οπές σε ημιαγωγούς τύπου n). Ο λόγος για αυτό είναι η υψηλή αντίσταση του στρώματος σύνδεσης (pn junction) που εμφανίζεται μεταξύ του ημιαγωγού τύπου p και του ημιαγωγού τύπου n.
Καθώς το δεύτερο μισό κύμα της εναλλασσόμενης τάσης αυξάνεται περαιτέρω, το αντίστροφο ρεύμα Iobr θα αρχίσει να αυξάνεται αργά και μπορεί να φτάσει σε τιμές όπου το στρώμα φραγμού (διασταύρωση pn) διασπάται.
Ρύζι. 1. Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης ενός ημιαγωγού
Ρύζι. 2. Ασύμμετρο χαρακτηριστικό βολτ-αμπέρ ενός ανορθωτή ημιαγωγών (επίπεδη δίοδος)
Όσο υψηλότερη είναι η αναλογία συνεχούς ρεύματος προς αντίστροφο ρεύμα (μετρούμενη στις ίδιες τιμές τάσης), τόσο καλύτερες είναι οι ιδιότητες του ανορθωτή. Αυτό υπολογίζεται από την τιμή του συντελεστή διόρθωσης, που είναι ο λόγος του μπροστινού ρεύματος I'pr προς το αντίστροφο I'obr στην ίδια τιμή τάσης:
