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PN結(jié)的反向擊穿現(xiàn)象

發(fā)布時間:2024-05-07
反向伏安性
pn結(jié)的伏安特性曲線
當pn結(jié)外加反向電壓|vd|小于擊穿電壓(vbr)時,id≈–is。is很小且隨溫度變化。當反向電壓的絕對值達到|vbr|后,反向電流會突然增大,此時pn結(jié)處于“反向擊穿”狀態(tài)。發(fā)生反向擊穿時,在反向電流很大的變化范圍內(nèi),pn結(jié)兩端電壓幾乎不變。
反向擊穿分為電擊穿和熱擊穿,電擊穿包括雪崩擊穿和齊納擊穿。pn結(jié)熱擊穿后電流很大,電壓又很高,消耗在結(jié)上的功率很大,容易使pn結(jié)發(fā)熱,把pn結(jié)燒毀。熱擊穿是不可逆的。
雪崩擊穿
pn結(jié)的雪崩擊穿符號
當pn結(jié)反向電壓增加時,空間電荷區(qū)中的電場隨著增強。這樣,通過空間電荷區(qū)的電子和空穴,就會在電場作用下獲得的能量增大,在晶體中運動的電子和空穴將不斷地與晶體原子又發(fā)生碰撞,當電子和空穴的能量足夠大時,通過這樣的碰撞可使共價鍵中的電子激發(fā)形成自由電子–空穴對。新產(chǎn)生的電子和空穴也向相反的方向運動,重新獲得能量,又可通過碰撞,再產(chǎn)生電子–空穴對,這就是載流子的倍增效應(yīng)。當反向電壓增大到某一數(shù)值后,載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發(fā)生雪崩一樣,載流子增加得多而快,這樣,反向電流劇增, pn結(jié)就發(fā)生雪崩擊穿。
齊納擊穿
在加有較高的反向電壓下,pn結(jié)空間電荷區(qū)中存一個強電場,它能夠破壞共價鍵,將束縛電子分離出來產(chǎn)生電子–空穴對,形成較大的反向電流。發(fā)生齊納擊穿需要的電場強度約為2×105v/cm,這只有在雜質(zhì)濃度特別大的pn結(jié)中才能達到。因為雜質(zhì)濃度大,空間電荷區(qū)內(nèi)電荷密度(即雜質(zhì)離子)也大,因而空間電荷區(qū)很窄,電場強度可能很高。
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