Пробой pn-перехода

Под «пробоем» понимают резкое увеличение тока в p-n переходе при больших обратных напряжениях ни нем (см. рис.)

а – туннельный пробой

б – лавинный пробой

в – тепловой пробой.

– напряжения туннельного, лавинного и теплового пробоев.

– критическое напряжение пробоя, при котором наступают необратимые процессы.

Существует три основных вида пробоя: туннельный, лавинный и тепловой. Туннельный и лавинный пробои связаны с увеличением напряженности электрического поля в переходе. Тепловой пробой обусловлен возрастанием рассеваемой мощности в p-n переходе. На туннельном и лавинном пробоях основан принцип работы стабилитронов, лавинно-пролетных диодов, лавинных транзисторов и т. д. Туннельный пробой в обратно смещенном p-n переходе связан с туннелированием носителей заряда сквозь тонкий потенциальный барьер (см. рис.)

При этом максимально заполненной зоне 1 соответствует абсолютно «пустая» зона . Если полупроводник будет насыщен дефектами кристаллической решетки, энергетические уровни которых располагаются в запрещенной зоне, и если эти уровни перекрывают всю , то электрон зоны 1 среди хаоса энергетических уровней запрещенной зоны всегда может найти направление, в области которого величина энергии электрона будет равна энергии энергетических уровней запрещенной зоны. Поэтому электрон может, легко перескакивая с одного уровня на другой пройти запрещенную зону, не взаимодействуя с ней. Этот процесс и называется туннелированием. Если переход достаточно тонкий, то уже при небольшом обратном смещении возникает электрическое поле достаточное для туннельного эффекта напряженности. Так например при обратном смещении 5 В возникает напряженность электрического поля в германии , в кремнии .