Лавинный пробой
Лавинный пробой относится к электрическому виду пробоя и проявляется в p-n переходах средней величины, то есть ширина p-n перехода достаточна большая. При увеличении значения обратного напряжения на p-n переходе напряженность электрического поля E = UОБР/lОБР (В/см) растет.
Когда напряженность электрического поля достигает критического значения EКР = (80¸120) кВ/см, то создаются условия для ударной ионизации нейтральных атомов полупроводника непосредственно в p-n переходе быстрыми электронами или дырками, которые получили достаточное ускорение за счет действия напряженности электрического поля p-n перехода.
В результате ударной ионизации генерируются новые пары носителей заряда, которые, в свою очередь, ускоряясь под действием напряженности электрического поля, вновь при столкновении с нейтральными атомами полупроводника образуют новые электронно-дырочные пары. Ионизацию нейтральных атомов совершают только те электроны и дырки, которые на длине свободного пробега электрона набирают за счет напряженности электрического поля энергию достаточную для ионизации. Поэтому ширина p-n перехода должна быть достаточна большая, а именно, много больше длины свободного пробега электрона : lОБР >> l.
С ростом UОБР увеличивается ширина p-n перехода и напряженность электрического поля в нем, электроны разгоняются сильнее, резко возрастает число ионизаций, совершаемых каждым электроном, и ток p-n перехода лавинообразно растет.
 |
Рис.15. Обратная ветвь ВАХ p-n перехода с лавинным пробоем
Напряжение лавинного пробоя определяется из соотношения: UПРОБ=А×rбВ,
где rб - удельное электрическое сопротивление базы диода; А, В - коэффициенты, зависящие от материала и типа электропроводности полупроводника. Обратная ветвь ВАХ p-n перехода с лавинным пробоем представлена на рис.15.
Зависимость 1 рис.15 соответствует температуре окружающей среды T1 = +20°С. С увеличением температуры окружающей среды лавиннный пробой наступает при большем напряжении (½UПРОБ2½ > ½UПРОБ1½). Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается амплитуда колебаний атомов кристаллической решетки полупроводника и уменьшается длина свободного пробега носителей заряда l , а значит, и энергия, которую носитель заряда может приобрести на длине свободного пробега в электрическом поле. Поэтому для получения энергии, необходимой для ударной ионизации нейтральных атомов, требуется бо¢льшая напряженность электрического поля в p-n переходе и, следовательно, напряжение лавинного пробоя возрастает.
С другой стороны, при увеличении температуры уменьшается подвижность носителей заряда полупроводника, растет удельное электрическое сопротивление базы p-n перехода, а в соответствии с соотношением:
UПРОБ ~ rб,
напряжение лавинного пробоя также возрастает.
На рис.15 зависимость 2 изображена для температуры окружающей среды T2 = +50°С. Таким образом, температурный коэффициент напряжения при лавинном пробое имеет положительное значение:
ТКНЛАВ = DUПРОБ/DТ > 0,
где DUПРОБ = UПРОБ2 – UПРОБ1, изменение напряжения пробоя при изменении температуры на величину DТ.
Лавинный пробой характерен для p-n переходов с напряжением пробоя более 7 В.
Дата добавления: 2015-07-30; просмотров: 2874;