Свойства р-n перехода. Вольтамперная характеристика р-n перехода
К основным свойствам р-n перехода относятся:
- свойство односторонней проводимости;
- температурные свойства р-n перехода;
- частотные свойства р-n перехода;
- пробой р-n перехода.
Свойство односторонней проводимости р-n перехода рассмотрим на вольтамперной характеристике.
Вольтамперной характеристикой (ВАХ) называется графически выраженная зависимость величины протекающего через р-nпереход тока от величины приложенного напряжения I=f(U) – рис.29.
Так как величина обратного тока во много раз меньше, чем прямого, то обратным током можно пренебречь и считать, что р-nпереход проводит ток только в одну сторону. Температурное свойство р-nперехода показывает, как изменяется работа р-nперехода при изменении температуры. На р-nпереход в значительной степени влияет нагрев, в очень малой степени - охлаждение. При увеличении температуры увеличивается термогенерация носителей заряда, что приводит к увеличению как прямого, так и обратного тока. Частотные свойства р-n перехода показывают, как работает р-nпереход при подаче на него переменного напряжения высокой частоты. Частотные свойства р-nперехода определяются двумя видами емкости перехода.
Первый вид емкости - это емкость, обусловленная неподвижными зарядами ионов донорной и акцепторной примеси. Она называется зарядной, или барьерной емкостью. Второй тип емкости - это диффузионная емкость, обусловленная диффузией подвижных носителей заряда черезр-n переход при прямом включении.
Если на р-n переход подавать переменное напряжение, то емкостное сопротивление р-n перехода будет уменьшаться с увеличением частоты, и при некоторых больших частотах емкостное сопротивление может сравняться с внутренним сопротивлением р-n перехода при прямом включении. В этом случае при обратном включении через эту емкость потечет достаточно большой обратный ток, и р-n переход потеряет свойство односторонней проводимости.
Вывод: чем меньше величина емкости р-n перехода, тем на более высоких частотах он может работать.
На частотные свойства основное влияние оказывает барьерная емкость, т. к. диффузионная емкость имеет место при прямом включении, когда внутреннее сопротивление р-n перехода мало.
Пробой р-n перехода.
При увеличении обратного напряжения энергия электрического поля становится достаточной для генерации носителей заряда. Это приводит к сильному увеличению обратного тока. Явление сильного увеличения обратного тока при определенном обратном напряжении называется электрическим пробоем р-nперехода.
Электрический пробой - это обратимый пробой, т. е. при уменьшении обратного напряжения р-n переход восстанавливает свойство односторонней проводимости. Если обратное напряжение не уменьшить, то полупроводник сильно нагреется за счет теплового действия тока и р-n переход сгорает. Такое явление называется тепловым пробоем р-n перехода. Тепловой пробой необратим.