Пробій діодів - студопедія
При досягненні зворотною напругою деякого критичного для даного діода значення відбувається різке збільшення зворотного струму через діод. Це явище називається пробоєм діода. Залежно від фізичних явищ, що призводять до пробою, розрізняють лавинний, тунельний і теплової пробої.
Лавинний пробій. Під дією сильного електричного поля, при якому носії заряду набувають енергії, достатні для утворення нових електронно-доручених пар в результаті ударної іонізації атомів напівпровідника, виникає лавини носіїв заряду. Пробивна напруга визначається концентрацією домішки в слаболегірованних області, тому що вона визначає ширину p-n переходу. З підвищенням температури зменшується довжина вільного пробігу носіїв заряду, а значить, зменшується і енергія, яку носій заряду може придбати на довжині вільного пробігу в електричному полі. Отже, підвищення температури призводить до збільшення пробивної напруги при лавинному пробої (рис.5). При виникненні лавинного пробою виникають шуми. Спочатку цей процес нестійкий: він виникає, зривається, виникає знову. Зі збільшенням струму процес ударної іонізації стає стійким, і шуми зникають. Це явище характерне для лавинного пробою.
Рис.5. Залежність Uпроб від температури при лавинному пробої.
Тунельний пробій. Якщо ширина потенційного бар'єру # 948; стає досить малою, то можливо туннелирование електронів крізь заборонену зону напівпровідника без зміни їх енергії. Зовні тунельний ефект проявляється як пробій діода, при цьому пробивна напруга обернено пропорційно концентрації домішок. При одній і тій же ширині забороненої зони (для одного і того ж матеріалу) ширина потенційного бар'єру визначається напруженістю електричного поля, тобто нахилом енергетичних рівнів і зон. Значення критичної напруженості електричного поля становить приблизно 8 # 903, 10 5 В / м для Si і 3 # 903, 10 5 В / м для Ge. З підвищенням температури ширина забороненої зони більшості напівпровідників зменшується. Отже, при цьому зменшується і товщина бар'єру при тій же напруженості поля, що призводить до збільшення ймовірності тунелювання крізь потенційний бар'єр, тому пробивна напруга при тунельному пробої зменшується зі збільшенням температури (рис. 6). Так як при тунельному пробої необхідна мала товщина p-n переходу, він спостерігається в діодах, виготовлених з напівпровідників з великою концентрацією домішок.
Рис.6. Залежність Uпроб від температури при тунельному пробої.
Тепловий пробій. Тепловий пробій в діодах відбувається з утворенням так званого «шнура» або каналу високої провідності, температура в якому перевищує середню температуру решти p-n переходу. Освіта шнура зазвичай це пов'язано з дефектами в p-n переході. Якщо щільність зворотного струму в якомусь місці p-n переходу виявилася більше щільності струму в іншій частині переходу, то температура цього місця буде ще вище через тепла, що виділяється Джоуля-Ленца. Локальне збільшення температури призводить до подальшого зростання щільності струму, що викликає локальне підвищення температури і т.д. Тепловий пробій може виникнути і при малих зворотних токах і напружених.