Лекция №1. Физические основы полупроводниковых приборов. План

Лавинный пробой связан с образованием лавины носителей зарядов под действием сильного электрического поля. В результате ударной ионизации заряды приобретают энергию, достаточную для образования новых электронно-дырочных пар. Напряженность электрического поля при этом должна достигать (8-12)*104 В/см. Такая напряженность возникает при обратном напряжении более 6 - 7 В. Количество носителей, уходящих с перехода при пробое, оказывается больше количества носителей поступающих в переход, что приводит к резкому возрастанию обратного тока.

Рис. 1.5. ВАХ стабилитрона с пробоями разного типа


Туннельным пробоем электронно-дырочного перехода называют электрический пробой перехода, вызванный квантово механическим туннелированием носителей заряда сквозь запрещенную зону полупроводника без изменения их энергии. При увеличении напряженности электрического поля до 7*105 В/см в p-n-переходах с высокой концентрацией примесей наступает туннельный пробой. Ширина перехода становится малой (порядка 0,01 мкм). Высокое значение напряженности электрического поля, воздействуя на атомы кристаллической решетки, повышает энергию валентных электронов. Происходит туннельное «просачивание» активных валентных электронов сквозь «тонкий» энергетический барьер из валентной зоны p-области в зону проводимости n-области и обратный ток сильно возрастает. Рассмотренные механизмы пробоя (лавинный и туннельный) наблюдаются как у кремниевых, так и у германиевых p-n переходов.
Тепловой пробой является необратимым и происходит с разрушением p-n перехода. Он возникает вследствие разогрева объема материала проходящим через него током при недостаточном теплоотводе. В режиме постоянного тока мощность, подводимая к p-n переходу (мощность рассеяния), выражается соотношением P_расс=U_обрI_обр. Эта мощность идет на разогрев перехода, увеличивает термогенерацию электронов и дырок в обратно включенном p-n переходе. Это вызывает дальнейшее возрастание обратного тока.