Основы полупроводниковой электроники. Яровой Г.П - 54 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СГАУ | Самара

Составители: 

Рубрика: 

107
растет. Следует подчеркнуть, что речь идет не о ширине об-
ласти пространственного заряда (она растет с увеличением
обратного смещения), а о барьере на пути туннелирующих
электронов. Если p−n-переход достаточно тонок, то уже при
сравнительно невысоком обратном напряжении поле достига-
ет такого значения, при котором начинается интенсивное
туннелирование электронов сквозь p−n-переход (электроны
"вырываются" из валентной зоны полупроводника р-типа и
при неизменной энергии переходят в зону проводимости по-
лупроводника n-типа) и его пробой. Этот механизм передачи
тока является чисто квантовым. При таком механизме элек-
трон не "поднимается" на барьер, а "просачивается" под барь-
ером, изменяя только свой квазиимпульс.
Рис.5.8. Туннельные переходы в p−n-переходе при обратном
смещении
Вероятность такого перехода в сильной степени зависит
от ширины запрещенной зоны полупроводника и ширины
обедненной области, которая не должна превышать несколь-
ких сот ангстрем. Поэтому туннельный пробой наблюдается в
р−n-переходах с "резким" распределением примесей, изготов-
ленных из сильнолегированных или вырожденных полупро-
водников.
Лавинный пробой. Для p−n-переходов, изготовленных из
полупроводников с низкой или средней концентрацией при-
месей, туннельный пробой не наблюдается, и основной при-
108
чиной, ограничивающей рост обратного напряжения, является
лавинное размножение носителей в обедненной области.
В достаточно широких p−n-переходах при высоких обрат-
ных напряжениях неосновные носители могут приобретать в
поле перехода настолько большую кинетическую энергию,
что оказываются способными вызывать ударную ионизацию
полупроводника. При движении в сильном электрическом по-
ле электроны являются "горячими", так как их средняя энер-
гия существенно превышает энергию теплового движения kT
0
.
Если этой энергии оказывается достаточно, чтобы при соуда-
рении ионизовать нейтральный атом решетки, т.е. перевести
электрон из валентной зоны в зону проводимости, то в облас-
ти перехода возникнут дополнительные пары элек-
трон−дырка. Процесс этот схематически представлен на
рис.5.9. Ударную ионизацию могут производить как электро-
ны (рис.5.9, а), так и дырки (рис.5.9, б). В том и другом случае
электрон 1 теряет энергию, оставаясь в прежней энергетиче-
ской зоне. Эту энергию он передает электрону 2 валентной
зоны, переводя его в зону проводимости и создавая таким об-
разом новую электронно-дырочную пару. В этом случае мо-
жет происходить лавинное нарастание обратного тока, приво-
дящее к лавинному пробою перехода.
Пусть, например, электрон из р-области диода попадает в
область объемного заряда p−n-перехода, находящегося под
обратным смещением (стрелка 1 на рис. 5.9). Если это смеще-
ние достаточно велико, то до выхода из перехода этот элек-
трон создает новую электронно-дырочную пару, после чего
вместе с вновь образовавшимся электроном он выходит из
p−n-перехода в n-область. Возникшая при этом дырка дви-
жется в поле p−n-перехода к p-области диода (стрелка 2 на
рис.5.9). До выхода из области объемного заряда она может
создать еще одну электронно-дырочную пару; электрон
этой пары будет двигаться к

Страницы