Temperatura ma znaczący wpływ na diody półprzewodnikowe, wpływając na ich właściwości elektryczne i wydajność. Jednym z głównych skutków temperatury na diodach półprzewodnikowych są zmiany ich spadku napięcia w kierunku przewodzenia (VF) i wstecznego prądu upływowego (IR). Wraz ze wzrostem temperatury spadek napięcia diody w kierunku przewodzenia zwykle nieznacznie maleje. Dzieje się tak, ponieważ wyższe temperatury zmniejszają barierę energetyczną dla nośników ładunku przechodzących przez złącze, co skutkuje niższym spadkiem napięcia na diodzie przy polaryzacji w kierunku przewodzenia. I odwrotnie, wsteczny prąd upływu diody ma tendencję do zwiększania się wraz z temperaturą w wyniku termicznego wytwarzania par elektron-dziura w obszarze zubożenia, powodując przepływ większego prądu upływowego, gdy dioda jest spolaryzowana zaporowo. Inżynierowie i projektanci muszą wziąć pod uwagę te wpływy temperatury podczas projektowania obwodów, aby zapewnić stabilną i niezawodną pracę diod półprzewodnikowych w całym zakresie temperatur roboczych.
Temperatura wpływa w różny sposób zarówno na półprzewodniki, jak i przewodniki ze względu na ich właściwości materiałowe. W półprzewodnikach, takich jak krzem i german, wzrost temperatury może znacząco wpłynąć na ich przewodność elektryczną i energię pasma wzbronionego. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta wewnętrzne stężenie nośnika, co prowadzi do wyższej mobilności nośnika i przewodności w półprzewodnikach. Efekt ten może wpływać na działanie diod półprzewodnikowych poprzez zmianę ich charakterystyki w przód i w tył, wpływając na takie parametry, jak napięcie progowe, prąd upływowy i prędkość przełączania. Natomiast w przewodnikach na ogół występuje niewielki wzrost rezystancji elektrycznej wraz z temperaturą, zgodnie z liniową zależnością opisaną przez temperaturowy współczynnik rezystancji (TCR).
Zależność temperaturowa równania prądu diody odzwierciedla wpływ temperatury na zachowanie materiałów półprzewodnikowych w strukturze diody. W przypadku polaryzacji przewodzenia prąd diody (ID) jest regulowany przez równanie diody Shockleya, które obejmuje składnik wykładniczy zależny od napięcia przewodzenia i temperatury diody. Wraz ze wzrostem temperatury energia cieplna dostępna dla nośników pozwala większej liczbie z nich pokonać barierę potencjału złącza, co skutkuje wyższym prądem przewodzenia. Ta wykładnicza zależność podkreśla wrażliwość prądu diody na zmiany temperatury, co wymaga starannego rozważenia przy projektowaniu obwodu, aby utrzymać stabilną pracę w różnych środowiskach temperaturowych.
Diody krzemowe i germanowe wykazują odrębną charakterystykę temperaturową ze względu na różnice w energiach pasma wzbronionego. Diody krzemowe o wyższej energii pasma wzbronionego (~1,1 eV) są mniej wrażliwe na zmiany temperatury w porównaniu z diodami germanowymi (~0,7 eV), które mają mniejszą przerwę wzbronioną. W wyższych temperaturach diody krzemowe zachowują bardziej stabilne właściwości elektryczne, w tym niższe prądy upływowe i bardziej przewidywalne spadki napięcia przewodzenia, dzięki czemu nadają się do zastosowań wymagających stałej wydajności w szerokim zakresie temperatur. W przeciwieństwie do tego diody germanowe wykazują większą wrażliwość na temperaturę, z większymi zmianami spadku napięcia w przewodzie i prądu upływu wraz ze wzrostem temperatury, co wymaga starannego rozważenia przy projektowaniu obwodu w celu zapewnienia precyzyjnego działania.
Gdy dioda jest podgrzewana, może wystąpić kilka efektów w zależności od temperatury i czasu trwania ogrzewania. Początkowo, wraz ze wzrostem temperatury, wewnętrzne stężenie nośnika w materiale półprzewodnikowym wzrasta w wyniku wzbudzenia termicznego, co prowadzi do wyższej mobilności i przewodności nośnika. Efekt ten zazwyczaj obniża spadek napięcia diody w kierunku przewodzenia i zwiększa jej prąd upływowy wsteczny. Jednakże długotrwałe narażenie na nadmierne ciepło może spowodować degradację materiału półprzewodnikowego, zmieniając jego właściwości elektryczne i potencjalnie powodując trwałe uszkodzenie diody. Naprężenia termiczne mogą również wpływać na integralność mechaniczną opakowania diody i połączeń lutowanych, pogarszając jej niezawodność i długoterminową wydajność. Właściwe zarządzanie temperaturą jest niezbędne, aby złagodzić te skutki i zapewnić stabilną pracę i trwałość diod półprzewodnikowych w obwodach elektronicznych.
Temperatura znacząco wpływa na charakterystykę polaryzacji diod półprzewodnikowych, wpływając na takie parametry, jak spadek napięcia w kierunku przewodzenia i przepływ prądu. W przypadku polaryzacji przewodzenia, wraz ze wzrostem temperatury, spadek napięcia przewodzenia na diodzie zwykle nieznacznie maleje z powodu zmniejszonych barier energetycznych dla nośników ładunku przechodzących przez złącze. Zjawisko to występuje, ponieważ wyższe temperatury dostarczają energii cieplnej, która pomaga nośnikom w pokonaniu potencjału złącza. Jednakże spadek spadku napięcia w kierunku przewodzenia jest na ogół niewielki i zmienia się w zależności od rodzaju materiału diody (takiego jak krzem lub german) i jego stężenia domieszki. Inżynierowie uwzględniają te wpływy temperatury podczas projektowania obwodów, aby zapewnić niezawodne i wydajne działanie diod w różnych warunkach środowiskowych.