17. Виды пробоев р-n-перехода.

Под пробоем p-n перехода обычно понимают резкое увеличение обратного тока при увеличении обратного напряжения до некоторого значения, называемого напряжением пробоя.

В зависимости от процессов пробой перехода может быть обратимым или необратимым.

Обратимым называют такой пробой перехода, когда после устранения причины его вызвавшей, т.е. уменьшения обратного напряжения, происходит резкое уменьшение обратного тока до прежнего значения. При этом не происходит никаких изменений в кристаллической структуре материалов, образующих p-n переход. Обратимый пробой может повторяться сколь угодно раз в процессе эксплуатации прибора.

Необратимым считается пробой приводящий к разрушению кристаллической структуры перехода, когда после уменьшения обратного напряжения обратный ток остаётся большим, при этом свойства перехода не восстанавливаются, прибор приходит в негодность.

Различают три основных механизма пробоя: туннельный, лавинный и тепловой.

 Туннельный пробой возникает в узких p-n переходах. Под действием большой напряженности поля, валентные электроны отрываются от своих атомов, образую при этом дырку, и увеличивают обратный ток. Такой пробой возникает только в узких переходах, потому что в них при небольших значениях напряжения, возникает значительная напряженность электрического поля.

Лавинный пробой – возникает в широком электронно-дырочном переходе. Неосновные носители заряда, ускоряются большим обратным напряжением и приобретают значительную энергию, которой хватает, чтобы столкнувшись с атомами кристаллической решетки, оторвать валентные электроны. Электрон, уходя со своего места, создает дырку. И вновь созданные носители снова ускоряются полем и также отрывают другие электроны. Процесс происходит лавинообразно. Отсюда название пробоя.

Выше были приведены электрические виды пробоя. А так как разрушения электронно-дырочного перехода при них не происходит, то эти процессы обратимые и используются, например в стабилитронах.

В отличие от электрических пробоев, тепловой пробой, процесс необратимый. При повышении температуры, термогенерация носителей увеличивается. Следовательно, увеличивается обратный ток, что в свою очередь вызывает еще больший нагрев перехода. В результате структура кристалла разрушается и переход расплавляется.

  Причинами теплового пробоя может быть плохой теплоотвод или перенапряжение диода. То есть в результате лавинного или туннельного пробоя, возник слишком большой ток, который вызвал чрезмерный нагрев перехода.

18. Контакт между полупроводниками одного типа проводимости.

Переходы, образованные полупроводниками с одним типом проводимости, но с различной концентрацией примесей, обычно обозначают р + -р или п + -п. При этом верхним индексом плюс обозначают полупроводник с большей концентрацией примесей. Рассмотрим переход р + -р. Как и случае р-п-перехода при образовании такого контакта начинаются диффузионные процессы: дырки из одной области переходят в другую. Так как поток дырок из области с большой концентрацией (р + ) выше, чем в противоположном направлении, то результирующий поток будет приводить к уменьшению концентрации дырок вблизи контакта в области р + и увеличение в р-области. Вследствие этого в области р + около перехода возникает отрицательно заряженный слой из нескомпенсированных зарядов ионов примеси, а в области р – положительно заряженный слой из дырок, перешедших из области р + . При определенной контактной разности потенциалов устанавливается равновесие диффузионных потоков. Но в отличие от р-п-переходов перешедшие в р-область дырки не могут рекомбинировать в виду отсутствия свободных электронов. Поэтому у данного перехода отсутствует запирающий слой, обедненный свободными носителями зарядов. Это означает, что такие контакты вентильным свойством не обладают. Наименьшая концентрация свободных зарядов будет в слаболегированном полупроводнике и, следовательно, на него падает основная часть приложенного напряжения. Так как неосновные носители заряда в обеих областях одинаковы, их инжекция и эктракция отсутствует. Данное свойство используется в некоторых полупроводниковых приборах. Аналогичные процессы протекают в контакте п + - п