3.1.3  Реальна ВАХ р-n-переходу

Під час  розгляду теоретичної ВАХ р-n-переходу не враховувалися термогенерація носіїв у запірному шарі, поверхневі струми витоку, падіння напруги на опорах нейтральних областей НП, а також явище пробою при певних зворотних напругах. Тому реальна ВАХ переходу істотно відрізняється від теоретичної (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 – Різниця між реальною та теоретичною ВАХ р-n-переходу

 

             3.1.4  Пробої  p-n - переходу

                При деяких досить великих  на зворотній гілці реальної ВАХ зявляється ділянка пробою р-n-переходу. Явище пробою полягає в різному зростанні зворотного струму. Існує 4 різновиди пробою: лавинний, тунельний, тепловий та поверхневий.

                При лавинному пробої (рисунок 3.6, крива 2) відбувається ударна іонізація нейтральних атомів збідненого шару НП неосновними носіями заряду, що розвивають під час вільного пробігу достатню кінетичну енергію. Іонізація приводить до лавинного помноження вільних носіїв і до зростання . Оскільки умовою лавинного пробою є те, що довжина вільного пробігу електрона має бути значно меншою від товщини р-n-переходу (),  такі пробої найбільш імовірні для широких переходів, коли НП леговано невеликою кількістю домішок.

                Тунельний пробій (рисунок 3.6, крива 1) виникає у вузьких р-n-переходах (при великих концентраціях домішок у НП), коли напруженість зовнішнього електричного поля в кремнію досягає 10В/см, а в германію -В/см. Під дією сильного поля валентні електрони вириваються з ковалентних звязків, створюються пари “електрон-дірка”, зростає  . Для дуже вузьких переходів величини напруг пробою можуть бути невеликими.

                Тепловий пробій (рисунок 3.6, крива 3) спричинюється явищем самоперегріву НП. Воно полягає в тому, що збільшення  приводить до зростання температури в переході; це, у свою чергу, зумовлює додаткову термогенерацію носіїв, зростає струм і, нарешті, перехід перегрівається, кристалічна решітка руйнується. Тому пробій такого виду є необоротним і стає можливим при порушенні режиму охолодження. Ділянка АВ з негативним диференційним опором зумовлена тим, що збільшення кількості носіїв заряду веде до зменшення опору р-n-переходу і спад  напруги на ньому.

                Поверхневий пробій може виникнути в місцях виходу р-n-переходу на поверхню НП, в яких створюється додатковий електричний поверхневий заряд, що значно спотворює картину поля в переході. Якщо товщина переходу біля поверхні менша від товщини переходу в глибині НП, то поверхневий пробій відбувається при менших напругах, ніж звичайно. Цю особливість необхідно враховувати при виборі захисних покриттів напівпровідникових приладів.