Лавинний пробій

Наступною причиною обмеження напруги на колекторі U_K є лавинний пробій. Напруга лавинного пробою для різних схем вмикання різна. При включенні транзистора по схемі з спільною базою, коли струм бази І_Б не обмежується, лавинний пробій повністю співпадає з пробоєм напівпровідникового діоду.

Рисунок 47 Вольт – амперні характеристики транзистора при лавинних пробоях

Для цієї схеми вхідним струмом є струм емітера І_Е , і при збільшенні його напруга пробою U_пробою зменшується. Струм колектора збільшується за рахунок лавинного розмноженні носіїв заряду. Відповідно збільшується коефіцієнт передачі по струму, в схемі з спільним емітером зі збільшенням напруги на колекторі U_K можна визначити напругу, при якій відбудеться переворот фази (струм змінить напрям), а струм колектора І_К в схемі з спільною базою можна визначити, як

.

При постійному струмі бази, якщо наближати напругу U_K до напруги перевороту фази, коефіцієнт передачі буде умовно досягати безконечності, а відповідно може відбутися пробій транзистора, ввімкненого по схемі з спільним емітером. Якщо струм бази зафіксувати – обірвати базу, або в її коло ввімкнути великий опір – в транзисторі буде діяти зворотній зв’язок, і носії заряду, які створилися за рахунок лавинного розмноження, будуть розділятися полем колекторного переходу; при цьому неосновні носії будуть йти в колекторний перехід, а основні – в базу. В зв’язку з цим в базі створиться збитковий заряд і зміниться її потенціал, що приведе до відкриття емітерного переходу, і якщо база обірвана, то основні носії, які накопичилися в базі, можуть рекомбінуватися в ній, або відбудеться вторинна рекомбінація. Крім того вони можуть повернутися в емітер. У нормально виготовлених транзисторів таке явище, як перехід основних носіїв із бази в емітер, практично неможливе, тому повинна відбутися рекомбінація носіїв в базі. Таким чином незначне збільшення основних носіїв в базі за рахунок лавинного розмноження може привести до значного збільшення інжекції носіїв із емітера. Цей процес викличе нестабільну роботу транзистора. Якщо струм колектора обмежений, то лавинний пробій не переростає в тепловий і при зменшенні напруги робота транзистора відновлюється. Із цього можна зробити наступний висновок.

Якщо заміна транзистора відбувається під напругою, то в першу чергу необхідно підключити базу, щоб була можливість відходу основних носіїв із області бази, а потім підключати емітер і колектор.

Вторинний пробій

Це явище, при якому різко збільшується струм при відносно малій напрузі. При вторинному пробої струм локалізується в малій ділянці переходу. Це пов’язано із дефектами при виготовленні транзистора, наприклад, наявність другорядної домішки в кристалічній гратці напівпровідника. При підключенні такого транзистора опір ділянки, де знаходиться другорядна домішка, набагато менше, а відповідно тут збільшується струм і розігрів ділянки переходу. Визначити наявність шнурування струмів можна тільки в процесі роботи транзистора, тому що не характерно збільшення струму для даного типу транзисторів. При обмеженні струму транзистор працює в нормальному режимі, а при необмежені може відбуватися локальний розігрів напівпровідника, ділянка з другорядною домішкою вигорає, транзистор знаходиться в робочому стані, але із гіршими параметрами.