Электроника. Пробой p-n перехода.

Пробой диода - это явление резкого увеличения обратного тока через диод при достижении обратным напряжением некоторого го критического для данного диода значение.

В зависимости от физических значений и физических процессов, проходящих внутри диода различают следующие виды пробоев:

1. Лавинный пробой (ударная ионизация) является наиболее важным механизмом пробоя p-n перехода. Напряжение лавинного пробоя определяет верхний предел обратного напряжения большинства диодов. Пробой связан с образованием лавиной носителей заряда под действием сильного электрического поля при котором носители приобретают энергии, достаточные для образования новых электронно-дырочный пар в результате ударной ионизации атомов в полупроводнике.
2. Туннельным пробоем электронно-дырочного перехода называют электрический пробой перехода, вызванный квантомеханическим тунелированием носителей заряда сквозь запрещенную зону проводника без изменения их энергии. Туннелирование электронов возможно при условии, если ширина потенциального барьера определяется напряжённостью электрического поля, то есть наклоном энергетических уровней и зон. Следовательно условия для туннелирования возникают только при определенной напряженности электрического поля или при определенном напряжении на электронно-дырочном переходе при пробивном напряжении. Для каждого вида и типа диодов существует своя величина критической напряжённости электрического поля. Так как вероятность туннелирования очень сильно зависит от напряженности электрического поля, давнишний туннельный эффект проявляется как пробой диода.
3. Поверхностный пробой (ток утечки). Реальные p-n переходы имеют участки, выходящие на поверхность полупроводника. Вследствие возможного загрязнения и наличия поверхностных зарядов между р и n областями могут образовываться проводящей пленки и проводящие каналы, по которым идёт ток утечки. Этот ток увеличивается с ростом обратного напряжения и может превысить тепловой ток и ток генерации. Следует отметить что ток утечки слабо зависит от температуры. Для уменьшения тока утечки применяют защитные пленочные покрытия.
4. Тепловой пробой - это пробой, развитие которого обусловлено выделением в выпрямляющие электрическом переходе тепла вследствие прохождения тока через переход. При подаче обратного напряжения практически всё она падает на р-n переходе и прилегающих к нему областей полупроводника. При недостаточном теплоотводе эта мощность вызывает дальнейшее увеличение тока, что и приводит к пробою. Тепловой пробой, в отличие от предыдущих необратим.