Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
21-40 ТЭ.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
9.53 Mб
Скачать

28. Пробой p-n - перехода. Виды и механизмы пробоя p-n перехода.

Пробой рn - перехода наступает при повышенных вели­чинах обратного напряжения и характеризуется резким возрастанием обратного тока при незначительном увеличении напряжения (рис. 2.12). Различают три вида пробоя: тепло­вой, лавинный и туннельный.

Рис. 2.12. ВАХ pn - переходов при пробое

Тепловой пробой обусловлен выделением в переходе тепла при протекании обратного тока. Если тепло отводится от перехода не полностью, то температура перехода будет не­прерывно повышаться. Увеличение температуры вызывает увеличение обратного тока, что в свою очередь вызывает увеличение температуры и т.д. В результате такого про­цесса обратный ток через переход резко возрастет, наступит тепловой пробой pn - перехода. Характерной особенностью теплового пробоя является наличие участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением (рис. 2.12, кривые 1). Если обратный ток при тепловом пробое не ограничен внеш­ней цепью, то pn - переход расплавляется, т.е. тепловой пробой необратим. Очевидно, что напряжение теплового пробоя уменьшается с ростом температуры. Лавинный пробой заключается в том, что носители заря­да, попавшие в область объемного заряда перехода, уско­ряются его полем и при напряжениях, превышающих крити­ческое значение, приобретают кинетическую энергию, доста­точную для ударной ионизации атомов полупроводника. Вновь образованные носители, ускоряясь в поле, могут также произвести ионизацию, что приведет к лавинообразному на­растанию обратного тока, т. е. к пробою перехода (рис. 2.12, кривые 2). Ход вольтамперной характеристики в предпробойной об­ласти и в области лавинного пробоя описывается уравнением , где - обратный ток перехода, обусловленный потоком пер­воначальных носителей; М - коэффициент лавинного умно­жения, зависимость которого от обратного напряжения U описывается полуэмпирической формулой ,

где — напряжение лавинного пробоя; n=2—6 и опреде­ляется материалом p- и n- областей. С повышением температуры за счет увеличения теплового рассеивания сокращается длина свободного пробега носите­лей. Тогда, чтобы на меньшей длине пробега носители успе­ли набрать энергию, достаточную для ионизации атомов, не­обходимо увеличить напряженность электрического поля в переходе. Поэтому с повышением температуры напряжение лавинного пробоя UM возрастает. Туннельный пробой обусловлен квантовомеханическими свойствами электронов, которые позволяют электронам и дыркам при высоких напряженностях электрического поля туннелировать через достаточно узкий потенциальный барьер перехода. Туннельный пробой характерен для p-n-переходов с высоколегированными р- и n- областями, в которых ширина области объемного заряда мала, а напряженность электри­ческого поля в ней велика даже при относительно малых об­ратных напряжениях на переходе. Напряжение туннельного пробоя уменьшается с повышением температуры вследствие уменьшения ширины запрещенной зоны. Тепловой пробой характерен для рn- переходов на осно­ве полупроводниковых материалов с малой шириной запре­щенной зоны , например для германиевых переходов. В кремниевых переходах обычно наблюдается лавинный или туннельный пробой. Напряжение туннельного пробоя меньше 5—7 В, при лавинном пробое UM>5—7 В и достигает сотен вольт. Поверхностный пробой. На поверхности полупроводника всегда существует поверхностный заряд, как правило, положительный. Этот заряд может изменить напряжённость электрического поля и ширину области объёмного заряда в месте выхода p-n перехода на поверхность. Например, если поверхностный заряд положительный, то электроны из объёма полупроводника будут подтягиваться этим зарядом к поверхности. Когда за счёт увеличения концентрации электронов в приповерхностном слое они будут компенсировать заряд положительных ионов в области объёмного заряда n- области. В результате ширина p-n перехода в приповерхностном слое уменьшается, это приводит к уменьшению приповерхностного слоя. Обратная ветвь ВАХ будет иметь такой же вид как при лавинном и туннельном пробое, но напряжение будет меньше, а пробой будет иметь поверхностный характер.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]