PN結(jié)的伏安特性曲線
當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓|vD|小于擊穿電壓(VBR)時(shí),iD≈–IS。IS很小且隨溫度變化。當(dāng)反向電壓的絕對(duì)值達(dá)到|VBR|后,反向電流會(huì)突然增大,此時(shí)PN結(jié)處于“反向擊穿”狀態(tài)。發(fā)生反向擊穿時(shí),在反向電流很大的變化范圍內(nèi),PN結(jié)兩端電壓幾乎不變。
反向擊穿分為電擊穿和熱擊穿,電擊穿包括雪崩擊穿和齊納擊穿。PN結(jié)熱擊穿后電流很大,電壓又很高,消耗在結(jié)上的功率很大,容易使PN結(jié)發(fā)熱,把PN結(jié)燒毀。熱擊穿是不可逆的。
PN結(jié)的雪崩擊穿符號(hào)
當(dāng)PN結(jié)反向電壓增加時(shí),空間電荷區(qū)中的電場(chǎng)隨著增強(qiáng)。這樣,通過空間電荷區(qū)的電子和空穴,就會(huì)在電場(chǎng)作用下獲得的能量增大,在晶體中運(yùn)動(dòng)的電子和空穴將不斷地與晶體原子又發(fā)生碰撞,當(dāng)電子和空穴的能量足夠大時(shí),通過這樣的碰撞可使共價(jià)鍵中的電子激發(fā)形成自由電子–空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子和空穴也向相反的方向運(yùn)動(dòng),重新獲得能量,又可通過碰撞,再產(chǎn)生電子–空穴對(duì),這就是載流子的倍增效應(yīng)。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值后,載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發(fā)生雪崩一樣,載流子增加得多而快,這樣,反向電流劇增, PN結(jié)就發(fā)生雪崩擊穿。
齊納擊穿
在加有較高的反向電壓下,PN結(jié)空間電荷區(qū)中存一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng),它能夠破壞共價(jià)鍵,將束縛電子分離出來產(chǎn)生電子–空穴對(duì),形成較大的反向電流。發(fā)生齊納擊穿需要的電場(chǎng)強(qiáng)度約為2×105V/cm,這只有在雜質(zhì)濃度特別大的PN結(jié)中才能達(dá)到。因?yàn)殡s質(zhì)濃度大,空間電荷區(qū)內(nèi)電荷密度(即雜質(zhì)離子)也大,因而空間電荷區(qū)很窄,電場(chǎng)強(qiáng)度可能很高。