30. Зворотня ділянка вах діода. Типи пробоїв.

З підвищенням зворотної напруги до певної величини відбувається різке збільшення зворотного струму, пов’язане з пробоєм р-n-переходу, що обмежує допустиму зворотну напругу. Залежно від механізму пробою р-n-переходу розрізняють електричний (лавинний та тунельний) та тепловий пробої.

Лавинний пробій виникає у переходах, які утворені напівпровідниками з низькою концентрацією домішок. При лавинному пробої в р-n-переходе відбувається ударна іонізація, коли електрон прискорюється сильним полем і дістає енергію, достатню для збудження домішкових центрів і вузлів основних граток напівпровідника. Кількість носіїв зростає, що призводить до збільшення струму через перехід. У свою чергу, отримані внаслідок первинної іонізації дірки і електрони на своєму шляху у переході іонізують нові атоми, що призводить до розвитку лавини рухомих носіїв заряду; зворотний струм значно зростає при практично незмінній зворотній напрузі.

Явище множення вільних носіїв при тунельному пробої звичайно виникає в тонких шарах напівпровідників з високим рівнем домішок. У квантовій електроніці доведено, що електрони, які не володіють достатньою енергією для проходження через потенційний бар’єр, усе ж таки можуть пройти крізь нього, якщо з другої сторони цього бар’єра є такий самий вільний енергетичний рівень, який займали електрони перед бар’єром.

Електричний пробій не призводить до руйнування переходу і тому належить до оборотного, коли зняття сильних електричних полів повертає процеси в р-n-переходе у початковий стан.

Оскільки в р-n-переходе під час проходження зворотного струму виділяється тепло, у разі недостатнього тепловідводу починає підвищуватися його температура. Це спричиняє теплову генерацію вільних носіїв, за рахунок чого зворотний струм зростає з одночасним збільшенням кількості тепла, що виділяється. Збільшення струму через перехід супроводжується зменшенням напруги на ньому. Внаслідок недопустимого нагрівання р-n-перехід руйнується, що називається тепловим пробоєм. Пробивна напруга при тепловому пробої залежить від температури навколишнього середовища і зменшується з її збільшенням. Напруга теплового пробою тим більша, чим менший зворотний струм переходу та чим кращі умови відведення тепла в навколишнє середовище. Тепловий пробій – процес необоротний.

31. Вольт-амперна характеристика та параметри напівпровідникових діодів.

Пряма вітка ВАХ реального діоду також відрізняється від ВАХ ідеального р-n-переходу. Це пояснюється тим, що вираз не враховує впливу об’ємного опору бази r_б діода при великих рівнях інжекції, коли кількість неосновних носіїв заряду стає значно більше основних. Значення r_б залежить від типу діода і може змінюватися від десятих часток до декількох десятків Ом. Якщо врахувати спад напруги в області бази І∙r_б, то одержимо рівняння, яке описує пряму вітку ВАХ реального діода

При І >> І_о, що відповідає великим рівням інжекції, складовою, що включає , можна знехтувати. Тоді пряма вітка ВАХ описується лінійною залежністю U = І ∙ r_б. Ця ділянка ВАХ називається омічною дільницею прямої вітки.

При збільшенні температури пряма вітка характеристики стає більш крутою, тому що зростає І_о і зменшується опір бази. Спад напруги, що відповідає тому же значенню прямого струму, при цьому зменшується, що оцінюється за допомогою температурного коефіцієнта напруги (ТКН)

ТКН показує, на скільки повинна змінитися напруга на діоді при зміні температури на 1°С при певному значенні прямого струму (І = соnst). ТКН = − 2,2 мВ/ град.

Напівпровідникові діоди мають загальні параметри, які стосовуються для всіх різновидів діодів.

Діоди характеризуються диференціальним (динамічним) і статичним опорами, які визначаються за вольт-амперною характеристикою.

Диференціальний опір у будь-якій точці прямої вітки характеристики

де ∆U, ∆І – кінцеві прирости напруги і струму поблизу робочої точки.

Статичній опір у будь-якій точці прямої вітки характеристики