1.9.6. Реальная вах
В реальных
р-n-переходах
омическое сопротивление базы не равно
нулю. В этом случае прямое напряжение
, тогда ВАХ прямой ветви пойдет положе,
и будет выглядеть так, как показано на
рис. 1.18.
В обратной ветви реальной ВАХ обратный ток намного превышает тепловой ток I0. Это вызвано прежде всего термогенерацией электронно-дырочных пар в области обратно смещенногор-n-перехода. Этот ток получил название тока термогенерации (IG). Процесс термогенерации происходит всегда, но если состояние равновесное, то скорость термогенерации и рекомбинации одинаковы. При обратном напряжении процесс рекомбинации замедляется. Избыточные носители переносятся электрическим полем в нейтральные слои (электроны вn, дырки вр), эти потоки и образуют ток термогенерации, величина которого может составлять 10–11А, что на четыре порядка выше токаI0.
Отличительной особенностью тока термогенерации является то, что этот ток зависит еще и от величины обратного напряжения, так как с ростом Uобррастет ширина обедненного слоя, а, следовательно, количество термогенерируемых пар увеличивается. Кроме этого тока еще существует ток утечки по поверхностир-n-перехода (Iутечки), возникающий за счет загрязнения корпусар-n-перехода, который пропорционален обратному напряжению (рис. 1.19). В сумме эти три составляющих (токи тепловой, термогенерации и утечки) определяют обратный ток реального перехода. Если обратное напряжение увеличивать беспредельно, то при некоторой его величине возможен пробой перехода.
Виды пробоев П-Н переходов
Существует три разновидности пробоев р-n-перехода: туннельный, лавинный, тепловой. Два первых носят название электрического пробоя и являются неразрушаемыми.
1.9.7.1. Туннельный пробой
В основе туннельного пробоя лежит зависимость потенциальных уровней от величины Δнар-n-переходе. Чем больше Δ, а, следовательно,U, тем больше разница между однотипными зонами в слояхnир. В этом случае при некоторой величине обратного напряжения зона проводимостиn-полупроводника окажется ниже валентной зоныр-полупровод-ника (рис. 1.20) и электроны из зоны проводимостиn-полупроводника могут напрямую (без изменения) энергии просочиться в валентную зонур-полупроводника и обратно. Это явление называется туннельным эффектом, а ток – туннельным. Величина обратного тока при туннельном пробое резко возрастает и может быть соизмерима с прямым током (рис. 1.21). Если ток не превышает допустимой величины, то данный пробой не разрушаетр-n-переход. С ростом температуры напряжение пробоя уменьшается, т.к. уменьшается ширина запрещенной зоны.
1.9.7.2. Лавинный пробой
Лавинный пробой имеет другой механизм. Под действием электрического поля электроны в обедненном слое достигают таких скоростей (энергий) при которых возможна ударная ионизация атомов (рис. 1.22). При некотором обратном напряжении ионизация носит лавинный характер, и обратный ток резко возрастает (рис. 1.23). При лавинном пробое с увеличением температуры напряжение пробоя увеличивается. Объясняется это тем, что подвижность носителей обратно пропорционально температуре, и, следовательно, скорость и энергия меньше.