Виды пробоев в Электронно- дырочном переходе. Электронно-дырочный переход Граница между двумя соседними областями полупроводника, одна из которых обладает. - презентация

1 Виды пробоев в Электронно- дырочном переходе

2 Электронно-дырочный переход Граница между двумя соседними областями полупроводника, одна из которых обладает проводимостью n- типа, а другая p-типа, называется электронно-дырочным переходом (p- n-переходом). Он является основой большинства полупроводниковых приборов. По конструкции электронно-дырочные переходы могут быть симметричные и несимметричные, резкими и плавными, плоскостными и точечными и др. Однако для всех типов переходов основным свойством является несимметричная электропроводность, при которой в одном направлении кристалл пропускает ток, а в другом - не пропускает. Наиболее широко применяются плоскостные и точечные p-n-переходы. Структура p-n перехода А- плоскостной Б- точечный

3 Плоскостной p-n-переход Плоскостной p-n-переход представляет собой слоисто- контактный элемент в объеме кристалла на границе двух полупроводников с проводимостями p- и n-типов В производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем применяются переходы типа р+- n- или р- п+ переходы. Индекс «+» подчеркивает большую электропроводность данной области монокристалла. Плоскостной

4 физические процессы в плоскостном p-n-переходе Поскольку концентрация электронов в полупроводнике n-типа значительно больше, чем в полупроводнике p-типа и, напротив, в полупроводнике p-типа высокая концентрация дырок, то на границе раздела полупроводников создается перепад (градиент) концентрации дырок dp/dx и электронов dn/dx. Это вызывает диффузионное перемещение электронов из n-области в p-область и дырок в противоположном направлении. Структура p-n перехода

5 Плотности дырочной и электронной составляющих диффузионного тока, обусловленных перемещением основных носителей, определяются выражениями: где Dn и Dp – коэффициенты диффузии соответственно электронов и дырок

6 Виды пробоев Различают три вида пробоя p-n-перехода: туннельный лавинный тепловой. И туннельный, и лавинный пробой принято называть электрическим пробоем.

7 Лавинный пробой Лавинный пробой возникает, если при движении до очередного соударения с атомом дырка приобретает энергию, достаточную для ионизации атома. В результате число носителей резко возрастает, и ток через переход растёт. Расстояние, которое проходит носитель заряда до соударения, называют длиной свободного пробега. Лавинный пробой имеет место в переходах с высокоомной базой (имеющей большое удельное сопротивление). Характерно, что при этом пробое напряжение на переходе мало зависит от тока через него ВАХ p-n-перехода

8 Туннельный пробой Туннельный пробой происходит, когда геометрическое расстояние между валентной зоной и зоной проводимости (ширина барьера) достаточно мало, то возникает туннельный эффект – явление прохождения электронов сквозь потенциальный барьер. Туннельный пробой имеет место в р-n-переходах с базой, обладающей низким значением удельного сопротивления.

9 Тепловой пробой При тепловом пробое увеличение тока объясняется разогревом полупроводника в области р-n-перехода и соответствующим увеличением удельной проводимости. Тепловой пробой характеризуется отрицательным дифференциальным сопротивлением. Если полупроводник – кремний, то при увеличении обратного напряжения тепловой пробой обычно возникает после электрического (во время электрического пробоя полупроводник разогревается, а затем начинается тепловой пробой). После электрического пробоя p-n-переход не изменяет своих свойств. После теплового пробоя, если полупроводник успел нагреться достаточно сильно, свойства перехода необратимо изменяются (полупроводниковый прибор выходит из строя).