Was ist der Idealitätsfaktor einer typischen Diode?

Einige Hintergrundinformationen für alle, die sich nicht auskennen: Die Shockley-Diodengleichung ist

ICH D = ICH S · ( e v D N · v T − 1 )

mit der Menge N Idealitätsfaktor genannt , eine Zahl zwischen 1 und 2. Ideale Dioden haben einen Idealitätsfaktor von 1, reale Dioden nicht. (Und nach meinem Verständnis kann der Idealitätsfaktor echter Dioden stark von Temperatur und Diodenstrom abhängen.)

Meine Frage lautet: Was ist ein typischer Idealitätsfaktor für handelsübliche pn-Dioden bei Raumtemperatur? In welcher Größenordnung ist der Idealitätsfaktor zu erwarten? Wird es bei Schottky-Dioden anders sein?

Der Eindruck, den ich aus meiner Klasse für Halbleiterbauelemente gewonnen habe, ist, dass er bei niedrigen Strömen nahe 2 liegt, sich bei mäßigen Strömen näher an 1 verschiebt und bei sehr hohen Strömen auf 2 zurückgeht; ist das richtig? Gibt es irgendwo genauere Zahlen?

Es hängt von der Wirksamkeit der Diode zur Photostimulation und Dunkelstrom, Temperatur ab. ..." einige Arten von Solarzellen zeigen einen Idealitätsfaktor von mehr als 2 und können sogar bis zu fünf betragen. " researchgate.net/publication/…
Alle SPICE-Modelle haben dies in sich, und sie variieren je nach Gerät ziemlich stark; Aus diesem Grund wird in Halbleitertemperatursensoren am häufigsten ein als Diode geschalteter Transistor verwendet (weil die Basis-Emitter-Dioden-Idealität ziemlich nahe bei 1 liegt - der 2N3904 ist hier ein Favorit).
@TonyStewartSunnyskyguyEE75 Um Ihre Aussage zu ergänzen, habe ich kürzlich eine gewöhnliche UV-A-405-nm-LED mit einem Idealitätsfaktor von etwa 6,1 im 1μA-10mA-Regime und etwa doppelt so im nA-Regime gemessen.
Sie können die Physik einer benutzerdefinierten LED auf der Website von Falstad mit Idealitätsfaktoren Rs und Vf zum Testen und Verifizieren simulieren

Antworten (2)

Ich besuche derzeit einen Halbleiterkurs und wir haben kürzlich ein Experiment durchgeführt, um den Idealitätsfaktor für zwei verschiedene Dioden zu messen, eine aus Germanium und eine aus Silizium. Das Experiment ergab, dass die Siliziumdiode einen Idealitätsfaktor von 1 und das Germanium einen Faktor von 1,4 hat. Laut meinem Professor ist der Idealitätsfaktor ein Hinweis auf die Art der Ladungsträgerrekombination, die innerhalb der Diode auftritt, basierend auf dem folgenden Diagramm.

Rekombinationstyp N Beschreibung
SRH, Band zu Band (Low-Level-Injektion) 1 Rekombination begrenzt durch Minoritätsträger.
SRH, Band zu Band (Injektion auf hohem Niveau) 2 Rekombination begrenzt durch beide Trägertypen.
Schnecke 2/3 Für die Rekombination sind zwei Majoritäts- und ein Minoritätsträger erforderlich.
Verarmungsgebiet (Kreuzung) 2 Zwei Träger begrenzen die Rekombination

Um n zu berechnen, habe ich die IV-Eigenschaften (V ist die Spannung an der Diode, nicht die angelegte Spannung) der Dioden gemessen und grafisch dargestellt und die Steigung als solche gefunden:Die IV-Kennlinien einer Siliziumdiode im logarithmischen Maßstab

Wenn Sie dann diese Beziehung kennen, ist e die Ladung eines Elektrons, T die Temperatur und K die Boltzman-Konstante und ICH 0 ist der inverse Sättigungsstrom

ln ⁡ ICH = ln ⁡ ICH 0 + 1 N ( e v k T ) .

Ich finde die Steigung des Diagramms zu sein

M = 1 N e k T .

Das Auflösen nach n ergibt eine 1.

Ich denke, das beantwortet 3 von 5 Ihrer Fragen.

Ich hoffe das hat alles geholfen!

Ich stelle mir vor, welche Art von Ladungsträgerrekombination stattfindet, hängt auch von Dingen wie Temperatur und Stromdichte ab, oder?
j = M X + C   , So j = l N ( ICH )   , M = 1 N e k T   , X = v   , Und C = l N ( ICH 0 ) .
Also nach einfacher linearer Regression, let R sei der Probenkorrelationskoeffizient. Es wird gleich sein M , was die Steigung des Graphen ist. Einfach zu automatisieren.

https://www.youtube.com/watch?v=BC1E13CKf8g

Sie können sich dieses Video ansehen. Eine ideale Diode hat den Idealitätsfaktor 0. Vorwärtsvorspannung, der Strom --> unendlich. Sperrvorspannung, der Strom --> 0. Diese Diode existiert nicht im wirklichen Leben. Und aufgrund der Rekombinationseigenschaft von Si und Ge haben alle aus diesen beiden Materialien hergestellten Dioden einen Idealitätsfaktor zwischen 1 und 2. Die Diode mit einem Idealitätsfaktor < 1 existiert ebenfalls nicht.

Was ist der Idealitätsfaktor einer typischen Diode?
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