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-n переход 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-n переход проводит ток только в одну сторону. Температурное свойство р-n перехода показывает, как изменяется работа р-n перехода при из­менении температуры. На р-n переход 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-n переход при подаче на него переменного напряжения высокой частоты. Частотные свойства р-n перехода 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 через р-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-n перехода.

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.