Вольт-амперная характеристика p-n-перехода.

Свойства электронно-дырочного перехода наглядно иллюстрируются его вольт- амперной характеристикой (ВАХ), показывающей зависимость тока через p - n - переход от величины и полярности приложенного напряжения. Аналитическое выражение ВАХ:

I = IO{[exp[e*U/(k*T)] – 1},

где I0 – обратный ток насыщения p - n -перехода, определяемый физическими свойствами полупроводникового материала;

е – заряд электрона;

U – напряжение, приложенное к p - n -переходу;

k – постоянная Больцмана;

Т – абсолютная температура p - n -перехода.

На ВАХ выделяют три участка:

I – прямая ветвь;

II – обратная ветвь;

III – участок пробоя (IIIа - электрический пробой, IIIб – тепловой пробой).

Увеличение обратного напряжения приводит к пробою p-n-перехода, при котором обратный ток резко увеличивается.

Различают два вида пробоя: электрический (обратимый) и тепловой (необратимый).

Электрический пробой происходит в результате внутренней электронной эмиссии (зенеровский пробой) и под действием ударной ионизации атомов полупроводника (лавинный пробой).

Тепловой пробой p - n -перехода происходит вследствие вырывания валентных электронов из связей в атомах при тепловых колебаниях кристаллической решетки. В результате увеличивается концентрация неосновных носителей заряда и рост обратного тока. Увеличение тока, в свою очередь, приводит к дальнейшему повышению температуры. Процесс нарастает лавинообразно.

Электрический и тепловой пробои p - n -перехода во многих случаях происходят одновременно. При чрезмерном разогреве переход необратимо выходит из строя. Если же при возникновении пробоя ток через p - n -переход ограничен, то пробой обратим. В этом случае можно управлять обратным током изменением внешнего напряжения, подводимого к переходу.

Дата добавления: 2015-07-25