2.1 實驗
研究了以下幾種不同結構和鈍化材料的pin二極管電阻的溫度性能。
二極管A:臺式結構,鉛玻璃鈍化,結電容小,I層厚度為21μm;
二極管B:臺式結構,Si3N4/Si02復合介質膜鈍化,結電容最小,擊穿電壓低,I層厚度為5μm;
二極管C:平面結構,Si3N4/Si02復合介質膜鈍化,結電容大,I層厚度為13μm;
二極管D:臺式結構,玻璃鈍化,結電容最大,I層厚度為85μm。
表l和表2是四種二極管的常溫和高低溫下電參數測試結果。
2.2 數據分析
根據式(5)和表1、2中的數據,計算各溫度下的m值,得到上述四種pin二極管的平均結電容值(Ci)和m平均值(m),如表3。并根據表3,得到壽命因子與二極管結電容的關系曲線和趨勢線,見圖2。
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分析上述數據,不同的二極管有著不同的載流子壽命因子m值,但m值與二極管的擊穿電壓、器件結構以及鈍化材料沒有太大的關系,擊穿電壓高二極管的壽命因子不一定大或小,而結電容相近的二極管,即便鈍化方式不同,但卻有著相近的m值。也就是說,結電容的大小對m值的影響最大。究其原因,結面積的大小直接影響著二極管載流子的表面復合,對二極管在不同溫度下載流子壽命的大小起著決定性的作用,即在式(1)中,雖然沒有結電容的因子,但式中載流子壽命τ與pin二極管的結面積密切相關,且隨著pn結面積的減少而減小。
由圖2中的趨勢線可以看出,載流子壽命因子m與結電容的關系近似為線性關系。當結電容達到0.9 pF時,載流子壽命因子m=1,由式(4)可知,此時二極管的電阻與溫度的關系約為線性關系,即溫度的上升,導致二極管電阻值的線性增加。m值小于2,根據式(5)得到:微波pin二極管的溫度系數是正值,溫度上升,導致了二極管電阻的增加。