11. Пробой p-n-перехода. Стабилитрон.

В зависим. от хар-ра физ. процессов, обусл. резкое возрастание обратного тока, разл. 4 осн. типа пробоя: туннельный, лавинный, тепловой и поверх­ностный.

Тепловой пробой. При протек. обратн. тока в р-n переходе выдел. теплота и его темп. повышается. Увел. темп. опред. кач. теплоотвода, характери­зуемым тепловым сопротивл. Это сопротивл. = приросту темп. перехода в расчете на единичную мощ­н. W, выдел. в нем. Увел. темп. вызыв. увеличение обратного тока, что приводит к новому росту темп и обратного тока. При опред. мощн. W, тем большей, чем меньше тепловое сопротивл. прибора, ток нач. нарастать лавинно и наступает тепловой пробой р-п перехода. При тепловом пробое на ВАХ мо­жет набл. участок отрица­т. дифференц. сопро­тивл., когда рост тока сопровож­дается уменьш. напр. на диоде (кривая 1 на рис. 11.13).

Лавинный пробой. В достаточно широких р-n переходах при выс. обратных напр. неосн. носители могут приобретать в поле перехода настолько большую кин. энергию, что оказыв. способными вызывать ударную ионизацию п/п. Про­цесс этот схематически представлен на рис. Электрон 1 теряет энергию, оставаясь в прежней энергетической зоне. Эту энергию он передает электрону 2 валентной зоны, переводя его в зону проводимости и создавая таким образом новую электронно-дырочную пару. В этом случае может происходить лавинное нарастание обратного тока, приводящее к лавинному пробою перехода.

Таким образом, вместо одного электрона, вошедшего в р-n переход, из него выходит много электронов и дырок — обратный ток резко растет. В области пробоя изменение обратного тока с ростом напр. явл. очень крутым (кривая 3 на рис. 11.13). Этот эф. исп. для стабил. напр. Диоды, предназначенные для работы в таком режиме, наз. стабилитронами.

Туннельный пробой. При приложении к р-n переходу достаточно высокого обратного смещения заполнен. уровни валентной зоны р-области п/п распол. против незаполнен. уровней зоны проводим. В этом случае возможен прямой тун. переход эл-нов из валентной зоны р-области в зону проводимости, просачивающ. сквозь пот. барьер. С увел. V_oб толщина барьера уменьш. и напряжен. поля в нем растет. Если р-n переход достаточно тонок, то уже при сравнительно невысоком V_об поле Е достигает такого значения, при котором на­ч. интенсивное туннелирование эл-нов сквозь р-n пе­реход и его пробой (E10⁷10⁸ В/м). Такой пробой называют туннельным. Обратная ветвь ВАХ перехода, отвечающая этому типу пробоя, показана на рис. 11.13 (кривая 2).

Поверхностный пробой. Заряд, локализующийся на поверхности п/п в месте выхода р-n перехода, может вызывать сильное изм. напряжен. поля в переходе и его ширины. В этом случае более вероятным может оказаться пробой приповерх­ностной области р-n перехода.

Осн. парам. стабилитронов являются:

Напряжение стаб. U_ст—падение напряжения на ста­билитроне в области стабилизации при номинальном значении тока.

Min ток стабилизации I_{ст. min} —такое значение тока через стабилитрон, при котором возникает устойчивый пробой.

Max ток стабилизации I_{ст. max} — наиб. знач. тока через стабилитрон, при кот. мощн., рассеив. на стабилитроне, не превыш. допуст. значения.

Дифференц. сопротивл. r_ст— отнош. прираще­ния напряж. на стабилитроне к приращ. тока в режиме стабилизации

Max мощность рассеивания Р_max—наибольшая мощ­ность, выделяющ. в р-n переходе, при кот. не возникает тепловой пробой перехода.

Температурный коэф. напр. стабилизации _ст — отнош. относит. изм. напр. стабилизации к абсолютному изменению температуры окружающей среды (выра­жается в %/град) .