Пробій діода

При великій зворотній напрузі струм діода починає різко зростати. Це явище називається пробоєм. Відмітимо, що пробій супроводжується виходом з ладу діода лише в тому випадку, коли виникає надмірний перегрів переходу та виникають незворотні зміни його структури. Якщо ж потужність, що виділяється на діоді, підтримується на допустимому рівні, він зберігає дієздатність. Для деяких діодів пробій є основним режимом роботи.

Розрізняють пробій електричний та тепловий. В обох випадках ріст струму пов’язаний зі збільшенням кількості носіїв заряду в переході.

При електричному пробої ріст кількості носіїв, обумовлений цим полем і ударною іонізацією атомів решітки. При тепловому пробої збільшення струму обумовлено термічною іонізацією атомів.

При електричному пробої в результаті ударної іонізації починається лавинне розмноження носіїв і кількість носіїв n₀, що залишають перехід, виявляється більшою кількості носіїв n, що поступають до переходу. Це відношення називають коефіцієнтом лавинного розмноження

.

Досліди дають наступну залежність коефіцієнта лавинного розмноження від напруги

,

де U_л – напруга лавинного пробою, яка залежить від роду матеріалу, його питомого опору ρ і типу переходу.

Для ударної іонізації необхідна величина напруженості електричного поля 80…120 кВ/см. При більш значних напруженостях електричного поля (Е = 200 кВ/см) можливий тунельний пробій, зумовлений прямим переходом електронів із валентної зони в зону провідності, який проходить без зміни енергії електрона.

При електричному пробої можуть мати місце обидва механізми: тунельний і лавинний. Вольт-амперна характеристика (ВАХ) діода при електричному пробої показана на рис. 2.2 – крива 1.

Величина напруги пробою залежить від стану зовнішньої поверхні переходу, де можуть утворюватись заряди того чи іншого знаку, які зменшують чи збільшують результуючу напруженість поля біля поверхні порівняно з її значенням в об’ємі.

В даному випадку напруга пробою на поверхні може бути в декілька разів нижче, ніж по об’єму. Це підкреслює важливість стабілізації властивостей поверхні напівпровідника, захисту його від дії навколишнього середовища.