Туннельный пробой p-n перехода

Опубликовано 30.06.2011 Ведущая Ольга Резникова

Пробоем называют резкое увеличение тока через переход в области обратных напряжений, превышающих напряжение, называемое напряжением пробоя. Возможны обратимые и необратимые пробои. Обратимый пробой – это пробой, после которого p-n-переход сохраняет работоспособность. Необратимый пробой ведет к разрушению структуры полупроводника. В реальном р-n переходе, когда обратное напряжение достигает некоторого критического значения, ток через переход резко возрастает, начинается пробой перехода. Величина напряжения, при котором наступает пробой зависит от типа р-n перехода и составляет от нескольких вольт до нескольких киловольт. Явление перехода электронов через энергетический барьер, высота которого больше энергии электрона называется туннельным пробоем. В его основе лежит туннельный эффект, т.е. просачивание электронов сквозь потенциальный барьер, высота которого больше, чем энергия носителей заряда. Это становится возможным при значительном электрическом поле, т.е. при высоких уровнях легирования (ширина р-n перехода мала). Вероятность туннельного перехода зависит от ширины запрещенной зоны полупроводников. При увеличении температуры ширина запрещенной зоны уменьшается, ширина перехода уменьшается, напряжение пробоя снижается. Туннельный пробой в чистом виде проявляется только при высоких концентрациях примесей, а напряжение пробоя составляет 0-5 В. Для него также характерен резкий рост обратного тока при практически неизменном обратном напряжении. Такой вид пробоя, в отличие от теплового пробоя, является обратимым. Это означает, что он не приводит к повреждению диода, и при снижении напряжения его свойства сохраняются.