Электрический пробой

Рис. 3.13. Характеристика электрического пробоя

Электрический пробой возникает за счет лавинообразной генерации свободных носителей непосредственно в области p-n-перехода при воздействии большой напряженности в результате многократной ударной ионизации атомов. Особенностью электрического пробоя является наличие на вольт-амперной характеристике участка с малым дифференциальным сопротивлением (рис. 3.13). Это значит, что в режиме пробоя (при контролируемом ограничении тока)
p-n-переход ведет себя как источник практически постоянного напряжения (DU®0). На основе этого явления разрабатываются специальные элементы – стабилитроны. Отметим, что при узком переходе и высокой напряженности электрического поля возникает и туннельный пробой.

3.8. Математическая модель p-n-перехода

Для учета нелинейных и инерционных свойств p-n-перехода используются достаточно сложные модели. В моделях диодов, используемых в DesignLab 8.0, учитывается более двух десятков параметров.

Для приближенного решения статических задач (без учета инерционности) можно использовать простейшие аппроксимации (кусочно-линейного типа, рис. 3.14) с введением характеристик дифференциальных сопротивлений на участке прямого тока r_пр и обратного тока – r_обр.

Рис. 3.14. Простейшая аппроксимация вольт-амперной характеристики p-n-перехода

Линеаризованная модель p-n-перехода может быть получена путем дифференцирования уравнения ВАХ относительно некоторого режима покоя U⁰, I⁰. На основании (3.6) получим

Параметром линеаризованной модели является дифференциальное сопротивление p-n-перехода

При больших прямых токах I ⁰>>I_S имеем

При обратном включении, когда I ⁰= – I ⁰,

3.9. Переход металл – полупроводник

Такие переходы, в зависимости от соотношений уровней Ферми в металле и полупроводнике, могут иметь линейный (омический) характер или нелинейный – с преимущественно односторонней проводимостью, как у обычного p-n-перехода. Омические контакты используются в качестве электрических выводов p-n-перехода. Нелинейный контакт металл – полупроводник n-типа замечателен тем, что электроны одного приграничного слоя (например, металла), переходя в n-слой полупроводника, являются для последнего основными носителями (в противоположность тому, что было при переходе электронов из n-слоя в р-слой в p-n-переходе). Это означает, что в нелинейном контакте металл – полупроводник отсутствует процесс накопления и рассасывания неравновесных неосновных носителей, т. е. отсутствует диффузионная емкость. Следствием этого является значительно меньшая инерционность перехода металл-полупроводник. Такие переходы названы переходом Шоттки по имени ученого, предложившего их. Дополнительной особенностью переходов Шоттки является меньшее падение напряжения по сравнению с обычным p-n-переходом, что означает меньшие потери мощности при прямом включении. Единственным недостатком переходов Шоттки является значительно меньшее обратное напряжение, при котором происходит пробой.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие критерии положены в основу деления веществ на проводники, полупроводники, диэлектрики?

2. Объясните процесс прохождения тока в собственном и примесном полупроводнике.

3. Какой полупроводник называется примесным и чем объясняется его широкое применение?

4. Что такое дрейф и диффузия носителей в полупроводнике?

5. Дайте определение р-n-перехода/

6. Какое основное свойство р-n-перехода определило его широкое использование?

7. Как образуется переход Шоттки? Чем он отличается от обычного р-n-перехода?

8. Пользуясь справочником [8], расшифруйте обозначения и приведите графическое обозначение следующих диодов: Д231А, 2Д219А, 2Д503А, КЦ103А, 3И101А, 2Г401, 2А503, 2С133Б.

Рис. 3.15

9. Каким типам полупроводниковых диодов соответствуют следующие условные графические обозначения (рис. 3.15)?

10. Объясните физический смысл основных параметров стабилитронов.

Рис. 3.16

11. Приведите примеры применения указанных диодов (рис. 3.16).

12. Чем определяется быстродействие диодов?

<12 13 141516 17 18 >

Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 2535;