Главная | Обратная связь

Виды пробоя р-n перехода

Пробоем р-n перехода называют резкое увеличение тока. Различают два основных вида пробоя – электрический и тепловой. В свою очередь электрический пробой делят на лавинный и туннельный.

Лавинный пробой возникает в результате ударной ионизации нейтральных атомов полупроводника быстрыми электронами. Электроны, двигаясь через р-n переход, ускоряются в нём сильным электрическим полем (Е _р-п (о,8 …1,2) 10⁵ В/см) ,приобретая энергию достаточную для того ,чтобы при соударении с атомами полупроводника ионизировать их, образуя пары электорн-дырка. Вновь образованные электроны , ускоряясь полем, в свою очередь могут также вызвать ионизацию атомов. Происходит лавинообразный процесс размножения носителей, приводящий к резкому увеличению тока через р-n переход . Лавинный пробой характерен для широких р-n переходов, образованных полупроводниками с малой концентрацией примесей, в которых возможна многократная последовательная ионизация атомов решётки.

Туннельный пробой возникает вследствие проявления туннельного эффекта, который заключается в том, что электроны под действием очень сильного электрического поля (порядка 10⁶ В/см) совершают прямой переход из валентной зоны области р в зону проводимости области n без затраты энергии. Туннельный пробой характерен для узких р-n переходов, образованных полупроводниками с большой концентрацией примесей.

Лавинный и туннельный пробои являются управляемыми электрическими пробоями – в режиме этих пробоев можно управлять величиной тока обратным напряжением. Это свойство используется в полупроводниковых приборах, называемых стабилитронами. При значительном увеличении обратного напряжения электрический пробой может перейти в тепловой (рис. 2.12)

Тепловой пробой возникает вследствие перегрева р-n перехода обратным током большой величины, когда количество тепла, выделяемого в переходе, превосходит количество тепла, отдаваемого от него. При этом увеличивается тепловая мощность, выделяющаяся в переходе Р = U_обр I_обр и его температура. В свою очередь увеличение температуры приводит к увеличению термогенерации пар носителей, а следовательно, обратного тока и рассеиваемой мощности. Процесс развивается лавинообразно до возникновения теплового пробоя. Возрастание тока происходит даже при уменьшении падения напряжения на переходе из-за появления большого числа носителей зарядов в нем (резкого уменьшения сопротивления) - участок ЕF на рис. 2.12. Тепловой пробой является необратимым и приводит к выходу из строя р-n перехода.