6. Вах диода при различных видах пробоя.

Вольт-амперные характеристики при разных видах пробоя показаны на рис. 3.6.

Туннельный пробой происходит в очень узких р-п-переходах, имеющих толщину в доли микрометра, которая получается при концентрации примеси в базе, пре­вышающей 10¹⁹ см^-3. Напряжение туннельного пробоя не превышает 4 В.

Лавин­ный пробой происходит в широких р-п-переходах, которые получаются при кон­центрации примесей в базе, не превышающей 10¹⁸ см^-3. Напряжение лавинного пробоя больше 6 В. При снижении концентрации примеси напряжение лавинного пробоя возрастает. При концентрации примеси от 10¹⁸ до 10¹⁹ см^-3 может возник­нуть как лавинный, так и туннельный пробой. Часто эти два вида пробоя суще­ствуют одновременно. При этом напряжение пробоя лежит между 4 и 6 В.

При лавинном и туннельном пробое вольт-амперные характеристики идут почти вертикально. При этом при туннельном пробое на р-п-переходе устанавливается напряжение, обеспечивающее критическую напряженность поля, а при лавинном пробое устанавливается напряжение, обеспечивающее лавинное размножение носителей заряда. Ток при лавинном и туннельном пробое может достигать очень больших значений, что может привести к перегреву перехода и возникновению теплового пробоя. Чтобы этого не произошло, обратное напряжение на диод все­гда подают через ограничительный резистор.

Тепловой пробой происходит в р-п-переходах с большими обратными токами. При этом рост тока при наступлении пробоя сопровождается снижением об­ратного напряжения, так как с ростом тока уменьшается сопротивление перехода из-за повышения температуры. Поэтому на вольт-амперной характеристике по­лучается падающий участок. Тепловой пробой обычно сопровождается «шну­рованием» тока в переходе, суть которого заключается в следующем. Вследствие дефектов кристаллической структуры либо статистических (случайных) флюк­туации плотности обратного тока по ширине перехода в некоторой локальной области перехода температура может превысить среднюю по переходу, это при­водит к локальному увеличению плотности тока и выделяемой мощности, что, свою очередь, еще больше повышает температуру в данной области, и т. д. В ре­зультате обратный ток стягивается в узкий шнур, и образуется локальный канал с высокой плотностью тока, что может привести к разрушению перехода.

У германиевых диодов при повышении обратного напряжения практически все­гда создаются условия для возникновения теплового пробоя. У кремниевых дио­дов с очень высокой концентрацией примеси при повышении обратного напря­жения даже при небольшом обратном напряжении наступает туннельный пробой. У кремниевых диодов с низкой концентрацией примеси условия для возникнове­ния туннельного пробоя не возникают, поэтому при повышении обратного напря­жения наступает лавинный пробой, который по мере роста обратного тока может перерасти в тепловой пробой. Однако при высокой температуре окружающей среды в кремниевых диодах при повышении обратного напряжения тепловой про­бой может возникнуть раньше, чем лавинный пробой.