6.5. Особенности лавинного и туннельного механизмов пробоя

Как при туннельном, так и при лавинном механизмах пробоя пробивные напряжения уменьшаются с уменьшением ширины перехода, т.е. с увеличением степени легирования базы. Однако для туннельного пробоя зависимость пробивного напряжения от степени легирования базы более резкая, чем для лавинного (рис.6.4).

Практически в переходах с напряжением пробоя до 6 В имеет место туннельный пробои, а с напряжением пробоя более 7 В - лавинный. В области пробивных напряжений от 6 до 7 В сосуществуют оба механизма пробоя.

Ввиду неограниченного размножения носителей при лавинной пробое его ВАХ имеет очень резкий излом при (рис.6.6). Туннельный ток зависят от напряжения более плавно. Различны и температурные характеристики этих двух видов пробоя.

Напряжение лавинного пробоя растет с ростом температуры, так как уменьшается длина свободного пробега носителей и падает вероятность ионизации новых пар. При туннельном же пробое с ростом температуры туннельный ток растет, так как уменьшается ширина запрещенной зоны.

Основные результаты

1. При тепловом пробое р-п перехода обратная ветвь ВАХ диода имеет участок отрицательного дифференциального сопротивления. Напряжение теплового пробоя определяется соотношением (6.5).Тепловой пробой характерен для мощных германиевых диодов. Для повышения пробивного напряжения необходимо улучшать качество теплоотвода.

2. Лавинный пробой происходит при напряжении, для которого коэффициент размножения электронно-дырочных пар в переходе равен 1. Напряжение лавинного пробоя увеличивается при уменьшении степени легирования базы и при повышении температуры.

3. Туннельный пробой характерен для узких сильно легированных переходов. Обратная ветвь ВАХ при туннельном пробое определяется соотнешением (6.21). При увеличении температуры напряжение туннельного пробоя уменьшается.

4. При напряжении пробоя, большем 7 В, более вероятным является лавинный механизм пробоя; при напряжении пробоя, меньшем 6 В - туннельный.

2.4. Экзаменационные вопросы для итогового контроля по

1. Предмет дисциплины и ее задачи.

2. Понятие о р-п-переходе. Определение и классификация р-п-переходов.

3. Токи через р-п-переход в равновесном состоянии.

4. Расчет параметров ступенчатого р-п-перехода.

5. Прямое и обратное включение р-п-перехода.

6 . Квазиуровни Ферми для электронов и дырок.

7. Энергетические диаграмме неравновесного р-п-перехода.

8. Ширина р-п-перехода.

9. Модель идеализированного диода.

10. ВАХ идеализированного диода.

11. Тепловой ток.

12. Температурная зависимость прямой ветви ВАХ.

13. Коэффициент инжекции.

14. Особенности ВАХ реального диода.

15. Термогенерация и рекомбинация носителей заряда в р-п-переходе.

16. Ток рекомбинации.

17. Сопротивление базы.

18. ВАХ реального диода.

19. Механизмы пробоя р-п-перехода.

20. Особенности лавинного и туннельного пробоя.

21. Частотно - импульсные свойства диода.

22. Барьерная емкость.

23. Гетеропереходы.

24. Требования к материалам гетеропары.

25. Изотипные и анизотипные гетеропереходы, их энергетические диаграммы.

26. Эффекты односторонней инжекции и сверхинжекции в гетеропереходах.

27. Эффект Поля..

28. Модель Шоттки.

29. Зонные диаграммы барьера Шоттки.

30. Идеализированная модель барьера Шоттки и поверхностные состояния.

31. Основные параметры барьера Шоттки.

32. Равновесное и неравновесное состояние барьера Шоттки.

33. Эффект Шоттки.

34.Теория термоэлектронной эмиссии и туннелирования.

35. Диоды Шоттки с охранными кольцами из p-n переходов.

36. Методы исследования p-n переходов и поверхностно –барьерных структур.

37. Метод вольтамперных характеристик.

38. Метод вольтфарадных характеристик.

39. Методы измерения высоты потенциального барьера.

40. Метод энергии активации. Фотоэлектрический метод.