Зворотня ділянка ВАХ діода. Типи пробоїв

З підвищенням зворотної напруги до певної величини відбувається різке збільшення зворотного струму, пов’язане з пробоєм р-n-переходу, що обмежує допустиму зворотну напругу. Залежно від механізму пробою р-n -переходу розрізняють електричний (лавинний та тунельний) та тепловий пробої.

Лавинний пробій виникає у переходах, які утворені напівпровідниками з низькою концентрацією домішок. При лавинному пробої в р-n -переходе відбувається ударна іонізація, коли електрон прискорюється сильним полем і дістає енергію, достатню для збудження домішкових центрів і вузлів основних граток напівпровідника. Кількість носіїв зростає, що призводить до збільшення струму через перехід. У свою чергу, отримані внаслідок первинної іонізації дірки і електрони на своєму шляху у переході іонізують нові атоми, що призводить до розвитку лавини рухомих носіїв заряду; зворотний струм значно зростає при практично незмінній зворотній напрузі.

Явище множення вільних носіїв при тунельному пробої звичайно виникає в тонких шарах напівпровідників з високим рівнем домішок. У квантовій електроніці доведено, що електрони, які не володіють достатньою енергією для проходження через потенційний бар’єр, усе ж таки можуть пройти крізь нього, якщо з другої сторони цього бар’єра є такий самий вільний енергетичний рівень, який займали електрони перед бар’єром.

Електричний пробій не призводить до руйнування переходу і тому належить до оборотного, коли зняття сильних електричних полів повертає процеси в р-n -переходе у початковий стан.

Оскільки в р-n -переходе під час проходження зворотного струму виділяється тепло, у разі недостатнього тепловідводу починає підвищуватися його температура. Це спричиняє теплову генерацію вільних носіїв, за рахунок чого зворотний струм зростає з одночасним збільшенням кількості тепла, що виділяється. Збільшення струму через перехід супроводжується зменшенням напруги на ньому. Внаслідок недопустимого нагрівання р-n -перехід руйнується, що називається тепловим пробоєм. Пробивна напруга при тепловому пробої залежить від температури навколишнього середовища і зменшується з її збільшенням. Напруга теплового пробою тим більша, чим менший зворотний струм переходу та чим кращі умови відведення тепла в навколишнє середовище. Тепловий пробій – процес необоротний.