Reale Diodenkennlinie
Einleitung
Die typisch dargestellte Diodenkennlinie weicht in Realität in ihrer Darstellung etwas ab.
Verschiedene Effekte, welche bei der Diode wirken, wandeln die ideale Diodenkennlinie ab.
Im unten dargestellten Bild werden beide gegenübergestellt.
Erklärung – Reale Diodenkennlinie
In Realität sieht die Kennlinie nicht wie die ideale, vorgestellte Kennlinie aus. Es gibt Abweichungen. Tatsächlich sieht die Kennlinie wie in der unten dargestellten Abbildung aus.
Es ist zu sehen das der exponentielle Verlauf bei niedrigen und hohen Spannungen nicht eingehalten wird.
Wie zu sehen wäre die ideale Kennlinie in Flussrichtung (mit der hier exponentiell dargestellten Y-Achse) eine Gerade. In Realität ist diese aber bei niedrigen und hohen Spannungen abgeflacht.
Effekte
Die Ursachen dafür sind vielseitig:
⇨ Hochinjektion
⇨ Bahnwiderstand
⇨ Sperrschichtrekombination
Bei niedrigeren Flussspannungen die Sperrschichtrekombination wirkt.
Wiederum bei hohen Spannungen wirkt die Hochinjektion und der Bahnwiderstand der Diode. Hier überlagert sich der Effekt der Hochinjektion mit dem Effekt des Bahnwiderstand.
Sperrrichtung
Wie bereits angesprochen, weicht auch in Sperrrichtung die Kennlinie in Realität vom Idealen ab. Ideal soll bei einer Diode in Sperrrichtung kein Strom durch die Diode fließen. In Realität fließt jedoch ein geringer Strom durch die Diode. Es handelt sich bei um den sogenannten Leckstrom oder auch Sperrstrom genannt.
⇨ Leckstrom
Hochinjektion – Reale Diodenkennlinie
Ausführliche Erklärung:
⇨ Hochinjektion
Bei der Injektion werden zwei Arten unterschieden. Die sogenannte schwache Injektion und die starke Injektion – auch Hochinjektion genannt.
Abhängig ist die Art von der Dotierkonzentration bzw. konkreter vom Dotierkonzentrationsgradienten beider dotierter Halbleiter. Also vom Unterschied der beiden Dotierkonzentrationen.
Sind beide Halbleiter ungefähr gleich stark dotiert kommt es nur zu einer schwachen Injektion. Sind allerdings beide Halbleiter stark unterschiedlich dotiert, kommt es zu einer Hochinjektion.
Wie bereits beschrieben, gehen vom jeweiligen Gebiet Majoritätsladungsträger in das benachbarte Gebiet über und werden dort zu Minoritätsladungsträger. Normalerweise kommen diese Minoritätsladungsträger nicht weit da sie schnell rekombinieren. Dennoch wird bei der Diode in Flussrichtung die Konzentration der Minoritätsladungsträgern an der Grenze der Raumladungszone erhöht.
Schwache Injektion
Hochinjektion
Bahnwiderstand – Reale Diodenkennlinie
Ausführliche Erklärung:
⇨ Bahnwiderstand
Wird ein PN-Übergang in Flussrichtung betrieben, wird die Raumladungszone geflutet und somit abgebaut.
Im Idealfall verhält sich nun der PN-Übergang bzw. die Diode wie eine Leitung, welche ideal keinen Widerstand besitzt.
In Realität besitzt der PN-Übergang allerdings einen Widerstand. Dieser ist besonders bei hohen Strömen nicht mehr zu vernachlässigen.
Anders ausgedrückt führt der Bahnwiderstand zu einem Spannungsabfall über dem PN-Übergang.
Sperrschichtrekombination – Reale Diodenkennlinie
ongoing