Физические основы электроники. Глазачев А.В - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
19
разрушения кристаллической решетки. Поэтому прямой ток р–n-перехода необходимо ограничивать на
безопасном уровне, исключающем перегрев полупроводниковой структуры. Для этого необходимо
использовать ограничительное сопротивление последовательно подключенное с p–n-переходом.
При увеличении обратного напряжения, приложенного к р–n-переходу, обратный ток изменяется
незначительно, так как дрейфовая составляющая тока, являющаяся превалирующей при обратном
включении, зависит в основном от температуры кристалла, а увеличение обратного напряжения при-
водит лишь к увеличению скорости дрейфа неосновных носителей без изменения их количества. Такое
положение будет сохраняться до величины обратного напряжения, при котором начинается интенсив-
ный рост обратного тока – так называемый пробой р–n-перехода.
1.7.4. Виды пробоев p–n-перехода
Возможны обратимые и необратимые пробои. Обратимый пробой – это пробой, после которого
p–n-переход сохраняет работоспособность. Необратимый пробой ведет к разрушению структуры полу-
проводника.
Существуют четыре типа пробоя: лавинный, туннельный, тепловой и поверхностный. Лавинный
и туннельный пробои объединятся под названием – электрический пробой, который является обрати-
мым. К необратимым относят тепловой и поверхностный.
Лавинный пробой свойственен полупроводникам, со значительной толщиной р–n-перехода, обра-
зованных слаболегированными полупроводниками. При этом ширина обедненного слоя гораздо боль-
ше диффузионной длины носителей. Пробой происходит под действием сильного электрического поля
с напряженностью
( )
см
В
,10128
4
×» KE . В лавинном пробое основная роль принадлежит неосновным
носителям, образующимся под действием тепла в р–n-переходе.
Эти носители испытывают со сто-
роны электрического поля р–n-перехода
ускоряющее действие и начинают уско-
ренно двигаться вдоль силовых линий
этого поля. При определенной величине
напряженности неосновные носители
заряда на длине свободного пробега
l
(рис. 1.20) могут разогнаться до такой
скорости, что их кинетической энергии
может оказаться достаточно, чтобы при
очередном соударении с атомом полу-
проводника ионизировать его, т.е. «вы-
бить» один из его валентных электронов
и перебросить его в зону проводимости,
образовав при этом пару «электрон –
дырка». Образовавшиеся носители тоже
начнут разгоняться в электрическом по-
ле, сталкиваться с другими нейтральны-
ми атомами, и процесс, таким образом,
будет лавинообразно нарастать. При
этом происходит резкий рост обратного
тока при практически неизменном об-
ратном напряжении.
Параметром, характеризующим
лавинный пробой, является коэффици-
ент лавинного умножения
M
, определяемый как количество актов лавинного умножения в области
сильного электрического поля. Величина обратного тока после лавинного умножения будет равна:
0
MII
=
,
n
U
U
I
I
M
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
-
==
п
0
1
1
, (1.17)
вн
U
+
-
p
W
п
p
W
в
n
W
п
n
W
вн
qU
l
кин
W
ген
W
n
F
W
p
F
W
Рис. 1.20.
Схема, иллюстрирующая лавинный пробой в
p–n
-
переходе:
распределение токов (а); зонная диаграмма (б), иллюстрирующая
лавинное умножение при обратном смещении перехода

Страницы