2.13 Аппроксимация обратной ветви.

При наличии экспериментальной (справочной) обратной ветви ВАХ возможна аппроксимация (линейное моделирование) диода.

(2.60)

2.14 Пробой p-n перехода. Механизмы пробоя. Температурная зависимость напряжения пробоя. ( му 1973)

Пробой – резкое увеличение обратного тока. Существует 2 основных типа первичного пробоя: туннельный и лавинный.

1 . Туннельный пробой. Характерен для узких p-n переходов. Образуется между слоями с высокой концентрацией примесей. Туннельный эффект состоит в «просачивании» электронов через потенциальный барьер, когда их энергия недостаточна для преодоления потенциального барьера.

С ростом температуры уменьшается ширина запрещённой зоны, сам p-n переход сужается, энергия электронов увеличивается. Это приводит к уменьшению напряжения туннельного пробоя.

ТКН – температурный коэффициент напряжения пробоя. ТКН<0.

2. Лавинный пробой. Характерен для широких p-n переходов. Образуется между низко легированными слоями с большим удельным сопротивлением.

Д вижение электронов в p-n переходе с высокой напряженностью поля сопровождается ударной ионизацией атомов основного материала, в результате чего образуются электронно-дыроч-ные пары. Новые носители также могут набрать скорость (энергию), достаточную для ионизации – развивается лавинообразный процесс увеличения обратного тока.

При увеличении температуры электроны чаще сталкиваются с атомами основного материала, не успевая набрать энергию ионизации и для лавинного пробоя необходимо увеличивать напряжённость, т.е. напряжение пробоя. ТКН>0.

Ток пробоя необходимо ограничивать с помощью внешних резисторов. В противном случае за счёт саморазогрева первичный (туннельный и лавинный) пробой перейдёт во вторичный (тепловой) и диод выйдет из строя. Для выпрямительных диодов пробой является вредным эффектом. Ge -диоды как правило имеют в 100-1000 раз больше обратные токи и соответственно в 10 раз меньше напряжение пробоя.

Пробой – полезный эффект при ограничении токов: используется в стабилитронах.

2.15 Неравновесная ширина p-n перехода. Барьерная ёмкость. Варикапы.

Равновесное состояние:

p – эмиттер, n – база. N_A>> N_Д.

В неравновесном состоянии изменение высоты потенциального барьера обусловлено изменением размеров области пространственных зарядов, т.е. изменением ширины перехода. При обратном напряжении

(2.61)

При прямом напряжении

(2.62)

При подаче прямого напряжения ширина перехода уменьшается и l0 при Uпр₀. При подаче обратного напряжения ширина перехода увеличивается и при Uобр>>₀ рост ширины примерно пропорционален Uобр.

Полупроводниковый диод можно рассматривать как плоский конденсатор.