Пробой p-n перехода

• При достижении обратным напряже­нием определенного критического значения наблюдается значительное уменьшение его сопротивления, сопровождающееся резким увеличением обратного тока. Это явление называют пробоем р-п перехода. Различают три вида пробоя: туннельный, лавинный и тепловой

• В основе туннельного пробоя лежит квантово-механический тун­нельный эффект, который проявляется в том, что под воздействием сильного электрического поля перехода происходит эмиссия электро­нов из валентной зоны полупроводника с электропроводностью одного типа в зону проводимости полупроводника с электропроводностью дру­гого типа. Туннельный пробой чаще всего возникает в узких перехо­дах, причем напряженность электрического поля должна быть доста­точно высокой.

• Лавинный пробой заключается в «размножении» носителей в силь­ном электрическом поле. Этот процесс называют ударной ионизаци­ей, которая происходит тогда, когда неосновные носители, движущиеся через переход при обратном напряжении на нем, ускоряются настоль­ко, что при соударении с атомами в зоне р-п перехода ионизируют их. В результате этого рождается новая пара электрон-дырка. Ла­винный пробой возникает в высокоомных полупроводниках, имеющих достаточно большую ширину р-п перехода. При этом пробое падение напряжения на переходе остается постоянным, а ток в цепи ограничи­вается только внешним сопротивлением.

• Туннельный и лавинный пробои объединяют под названием элек­трического пробоя. При электрическом пробое в р-п переходе не проис­ходит необратимых изменений его структуры и после снятия напряжения работоспособность перехода сохраняется.

• Третий вид пробоя — тепловой возникает из-за потери устойчиво­сти теплового режима перехода. При увеличении приложенного к пе­реходу обратного напряжения мощность, рассеиваемая на нем, растет. Это приводит к увеличению температуры перехода и соседних с ним областей полупроводника. Увеличение температуры вызывает повыше­ние обратного тока и рассеиваемой мощности. Возникает своеобразная положительная обратная связь между величиной тока через переход и его температурой. В результате этого ток лавинообразно нарастает. Ха­рактерным признаком теплового пробоя является наличие на ВАХ пе­рехода при больших обратных напряжениях участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Особенность теплового пробоя состоит в том, что он локализуется в «слабых» местах, что при­водит к разрушению пере­хода.

2. Что такое ток насыщения?

Ток насыщения это участок на графике ВАХ при обратном подкл., на котором при увеличении напряжения, ток не изменяется, т.е. ток максимален. Следующим состоянием прибора (если продолжать увеличение тока) будет электрический пробой.

3. Сравните напряжение на диоде при прямом и обратном смещении по порядку величин. Почему они различны?

При прямом подключении напряжение на диоде будет меньше, чем при обратном. Это обуславливается св-вом односторонней проводимости.

При прямом подключение протекает большой ток даже при невысоком напряжении.

При обратном очень малый ток даже при высоких значениях напряжения.

4. Сравните токи через диод при прямом и обратном смещении по порядку
величин. Почему они различны?

При обратном подключении ток минимален.

При прямом ток изменяется по экспоненциальному закону.

5. Существуют ли различия между величинами сопротивления диода на переменном и постоянном токе?

Существует т.к. сопротивление статическое больше дифференциального (сопротивление при постоянном токе больше, чем при переменном).