1) Тепловой механизм пробоя p-n перехода.

1 – лавинный, 2 - туннельный, 3 – теплвоой.

Тепловой пробой вызывается недопустимым перегревом p-n-перехода, когда отводимое от перехода в единицу времени тепло меньше выделяемого в нем тепла при протекании большого обратного тока, в результате чего происходит интенсивная генерация пар носителей заряда. Этот процесс развивается лавинообразно, поскольку увеличение обратного тока за счет перегрева приводит к еще большему разогреву и дальнейшему росту обратного тока.

Тепловой пробой носит обычно локальный характер: из-за неоднородности p-n-перехода может перегреться отдельный его участок, который при лавинообразном процессе будет еще сильнее разогреваться проходящим через него большим обратным током. В результате данный участок p-n-перехода расплавляется; прибор приходит в негодность. Участок теплового пробоя на вольт-амперной характеристике (см. рис. 2.5, кривая 3) соответствует росту обратного тока при одновременном уменьшении падения напряжения на p-n-переходе.

Тепловой пробой может наступить как следствие перегрева из-за недопустимого увеличения обратного тока при лавинном или туннельном пробое, при недопустимом увеличении обратного напряжения, а также в результате общего перегрева при плохом теплоотводе, когда выделяемое в p-n-переходе тепло превышает отводимое от него. Повышение температуры уменьшает напряжение теплового пробоя и может вызвать тепловой пробой при более низком, чем при возникновении электрического пробоя, напряжении.

2) Вырожденные и невырожденные системы. Фермионы и бозоны.

По характеру поведения в системе все микрочастицы можно разделить на две группы: фермионы и бозоны. Фермионы – это частицы с полу численным спином (электроны, протоны, нейтроны и т.д.). Бозоны – это частицы с целочисленным спином (фотоны, фононы и т.д.).

В системе фермионы обладают выраженным свойством «уединенности» - если данное квантовое состояние уже занято фермионом, то другой фермион, данного типа, не может находится в этом состоянии (принцип Паули). Бозоны, наоборот, стремятся к объединению. Они могут неограниченно заселять одно и тоже состояние, причем с тем большей вероятностью, чем больше бозонов находится в этом состоянии.

Предположим, что на N одинаковых частиц приходится G состояний, в которых может находится отдельная частица.

Условие невырожденности: N/G << 1, (3.8),

т.е. число возможных состояний гораздо больше числа частиц. Такие системы называются невырожденными (например, идеальный газ).

Условие вырожденности: N/G » 1 (3.9),

Такие системы называются вырожденными. Вырожденные системы могут образовываться только из квантово-механических объектов. Однако, квантово-механический объекты могут образовывать невырожденные системы, если выполняется соотношение (3.8)

Физическая статистика, изучающая невырожденные системы, называется классической статистикой – это статистика Максвелла-Больцмана.

Статистика, изучающая вырожденные системы, называется квантовой статистикой. Есть две квантовые статистики: квантовую статистику фермионов называют статистикой Ферми-Дирака; квантовую статистику бозонов называют статистикой Бозе-Эйнштейна.

Если уменьшить число частиц в системе или увеличить число возможных состояний, то вырожденная система превращается в невырожденную. В этом случае применяется статистика Максвелла-Больцмана.