7.3.2 Пряме ввімкнення контакту. Пробій p-n-переходів

При прямому ввімкненні, коли напруженість зовнішнього електричного поля протилежна контактному, енергетичні рівні  р-напівпровідника опускаються, а n-напівпровідника піднімаються (рис.7.9). Висота потенціального бар’єру для основних носіїв заряду зменшується на величину qV. Тому їх потік через контакт зростає. Зменшується ширина збідненої контактної області

що також приводить до зростання прямого струму. Закон його зміни також описується формулою (7.8), а вольт-амперна характеристика має вид рис.7.10. Але на відміну від   діодів Шотткі, діоди на основі p-n-переходу мають значно більший коефіцієнт випрямлення ~108÷109.

Отже, p-n-переходи, як і діоди Шотткі, мають властивість добре пропускати струм в одному напрямку і погано в протилежному, тобто мають випрямляючу властивість. Але при певних умовах ця властивість може втрачатись. Відбувається пробій p-n-переходу із-за таких процесів (рис.7.10):

1 – тепловий пробій виникає при перегріванні контакту, коли тепло, яке виділяється в контакті, не повністю відводиться від нього. Температура переходу збільшується, зростає концентрація неосновних носіїв заряду за рахунок теплової генерації, зростає зворотній струм, що в свою чергу викликає подальше збільшення температури. Діод швидко виходить з ладу.

2 – лавинний пробій виникає при хорошому тепловідводі, але концентрація неосновних носіїв заряду, а значить і зворотній струм, зростають за рахунок процесу ударної іонізації. Наявні вільні носії заряду на довжині вільного пробігу в сильному електричному полі набувають енергію, достатню для іонізації атомів напівпровідника при зіткненні. Зрозуміло, що лавиноподібний процес буде мати місце тоді, коли при такому зіткненні буде генеруватись не один, а декілька носіїв заряду.

3 – тунельний пробій виникає в тонких  p-n-переходах, коли відбувається тунельний перехід неосновних носіїв заряду.  На рис.7.11 показаний такий перехід електрона із валентної зони р-напівпровідника безпосередньо в зону провідності n-напівпровідника. Ймовірність такого тунелювання зростає при співпаданні положення відповідних     енергетичних рівнів у зонах.

Різка залежність величини зворотного струму від напруги у передпробійній області використовується у напівпровідникових стабілітронах для стабілізації напруги. На цій дільниці вольт-амперної характеристики при зміні струму напруга майже не змінюється.

You must be logged in to post a comment.

Фізика