Прямое включение p - n перехода

       При прямом включении к p-области подключается «+», а к n-области – «-». Внешнее электрическое поле E_внеш противонаправлено внутреннему E_внутр и ослабляет его. ОПЗ уменьшается или исчезает. Сопротивление становится мало. Через p-n переход протекает большой диффузионный ток.

Обратное включение p - n перехода

       При обратном включении к p-области подключается «-», а к n-области – «+». Внешнее электрическое поле E_внеш сонаправлено с внутренним E_внутр и усиливает его. ОПЗ увеличивается. Сопротивление p-n перехода становится значительно больше. Через p-n переход протекает лишь небольшой дрейфовый ток.

 

       Основное свойство p-n перехода: одностороння проводимость. Он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо – в обратном.

 

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) p-n перехода

 

       Прямое включение:

       Участок 1 – Нелинейная часть ВАХ. ОПЗ есть, но узка. Ток мал.

       Участок 2 – Линейная часть ВАХ. ОПЗ исчезает. Ток пропорционален напряжению.

       Обратное включение:

       Участок 3 – ОПЗ велика. Сопротивление перехода максимально. Ток близок к нулю.

       Участок 4 – Лавинный пробой.

       Участок 5 – Тепловой пробой.

 

ВАХ p-n перехода из вырожденных полупроводников

 

       В вырожденных полупроводниках из-за критически высокой концентрации примесей получаются очень сильное внутреннее электрическое поле и узкая ОПЗ, что способствует туннельному пробою. Их ВАХ:

Участок 1 – ОПЗ узка. Из-за этого возникает туннельный пробой. Ток велик.

Участок 2 – ОПЗ почти исчезает. Туннельный пробой прекращается. Ток снижается.

Участок 3 – ОПЗ полностью исчезает. Ток прямо пропорционален напряжению.

Участок 4 – Обратное включение. ОПЗ велика. Туннельный пробой возникает из-за внутреннего электрического поля.

Пробои в p - n переходе

       Пробой в p-n переходе – это явление, когда при незначительном увеличении напряжения, ток увеличивается скачкообразно.

Тип пробоя	Направление включения p-n перехода	Причины	Механизм возникновения	Рисунок	Обратимость
Лавинный	Обратное	Большое обратное напряжение	Число электронов в p-n переходе становится настолько большим, что одни электроны начинают выбивать другие, те – третьи. Ток растёт лавинообразно.		Обратим (если U ↓, то I ↓, если U ↑ - перейдёт в тепловой)
Тепловой	Прямое или обратное	1) Большое напряжение 2) Высокая температура	Число электронов в p-n переходе становится настолько большим, что кристаллическая решётка полупроводника нагревается и разрушается.		Необратим (если U ↓, то I не изменится, так как разрушена кристаллическая решётка)
Туннельный	Обратное (в вырожденных полупроводниках – прямое и обратное)	1) Сильное внутреннее электрическое поле 2) Узкая ОПЗ	Из-за сильного электрического поля электроны перемещаются через узкую ОПЗ без изменения своей энергии.		Обратим (если U ↓, то I ↓)