Студопедия — Лавинный пробой
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лавинный пробой






Лавинный пробой связан с образованием лавины носителей заряда под действием сильного электрического поля (но меньшем чем при туннельном пробое) при котором носители приобретают энергии, достаточные для образования новых электронно-дырочных пар в результате ударной ионизации атомов полупроводника.

Неосновные носители, попадающие в поле области объемного заряда, приобретают энергию, достаточную для разрыва валентной связи. При столкновении с решеткой кристалла они выбивают из связи валентные электроны. В результате этого также возникает парный заряд, увеличивающий ток через переход. Сопротивление перехода начинает падать, ток резко возрастает.

 

Рис. 3.18. Лавинный пробой:

а — схема размножения дырок;
б — обратная ветвь ВАХ диода в режиме лавинного пробоя

Этот процесс можно представить себе так же, как ударную ионизацию газа. Электрон и дырка (аналог положительного иона в газе), ускоренные полем на длине свободного пробега, могут разорвать одну из валентных связей атома полупроводника, расположенного в области перехода. В результате рождается новая пара электрон-дырка и процесс может повторяться под действием этих новых носителей (рис. 3,18 а). Тогда суммарный обратный ток через переход окажется больше, чем в отсутствие такой ионизации. При достаточно большой напряженности поля, когда одна исходная пара носителей в среднем порождает несколько более одной новой пары, ионизация может приобрести лавинный характер подобно самостоятельному разряду в газе. При этом ток будет ограничиваться только внешним сопротивлением.

Для того чтобы носители заряда успели приобрести за время движения в переходе достаточную энергию, время их дрейфа должно быть относительно велико. Поэтому ударная ионизация наблюдается только в достаточно широких переходах, т.е. в переходах на относительно высокоомном материале.

Для количественной оценки увеличения тока из-за процесса ударной ионизации в р-n- переходе вводят коэффициенты лавинного умножения Мn и Мр, показывающие, во сколько раз увеличивается ток данных носителей в результате ударной ионизации. В связи с предположением о равенстве коэффициентов ионизации автоматически получается равенство и коэффициентов лавинного умножения: Мn = Мр= М.

Ход характеристики в области ионизации вплоть до пробоя описывается с помощью полуэмпирической формулы

(3.30)

где М - коэффициент лавинного умножения;

U м-напряжение лавинного пробоя, при котором М = ∞.

Параметром р-n- перехода, характеризующим явление пробоя, является пробивное напряжение — это напряжение, при котором происходят неограниченное возрастание тока (рис. 4).

Рис. 3.19. Вольт-амперная характеристика диода при лавинном пробое

 

Напряжение U м при лавинном пробое зависит от удельного сопротивления областей, зависимость эта полуэмпирическая и имеет вид:

(3.31)

где ρ;σ имеет размерность ом·см, а а и m — эмпирические коэффициенты, причем значения этих коэффициентов различны для германиевых и кремниевых переходов.

Для германиевых сплавных переходов:

U м.Ge = 100ρ0,8 (р + -n- переход),

U м.Ge = 55,0ρ0,8 (n+-р- переход). (3.32)

U м.Si = 96,0ρ0,78 (р + -n- переход),

U м.Si = 48,0ρ0,78 (n+-р- переход).

Из приведенных выражений следует, что пробивное напряжение увеличивается с ростом удельной проводимости, то есть при меньших концентрациях легирующих примесей напряжение лавинного пробоя имеет большую величину.

Напряженность поля пробоя, полученная экспериментально для очень тонких (единицы микрон) переходов (ρ ≈ 0,15 — 0,20), составляет около (2,5 – 3,0)·105 В/см. С увеличением толщины перехода напряженность поля пробоя падает до (0,8 – 1,2) 105 В/см, составляя в среднем в широкой области удельных сопротивлений около 10 В/см.

Как при туннельном, так и при лавинном пробое неограниченное возрастание тока приводит к тепловому пробою перехода, разрушению перехода и полному выходу из строя диода или триода.

С этой точки зрения целесообразно во всех случаях работы перехода в пиковых режимах ставить последовательно с переходом токоограничивающее сопротивление. Величина этого сопротивления должна выбираться такой, чтобы при пиковых значениях напряжения ток в цепи не превосходил допустимого значения.

 







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 931. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Схема рефлекторной дуги условного слюноотделительного рефлекса При неоднократном сочетании действия предупреждающего сигнала и безусловного пищевого раздражителя формируются...

Уравнение волны. Уравнение плоской гармонической волны. Волновое уравнение. Уравнение сферической волны Уравнением упругой волны называют функцию , которая определяет смещение любой частицы среды с координатами относительно своего положения равновесия в произвольный момент времени t...

Медицинская документация родильного дома Учетные формы родильного дома № 111/у Индивидуальная карта беременной и родильницы № 113/у Обменная карта родильного дома...

Принципы, критерии и методы оценки и аттестации персонала   Аттестация персонала является одной их важнейших функций управления персоналом...

Пункты решения командира взвода на организацию боя. уяснение полученной задачи; оценка обстановки; принятие решения; проведение рекогносцировки; отдача боевого приказа; организация взаимодействия...

Что такое пропорции? Это соотношение частей целого между собой. Что может являться частями в образе или в луке...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия