PN结的反向击穿说明

电子说

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描述

  当PN结外加反向电压|vD|小于击穿电压(VBR)时,iD≈–IS。IS很小且随温度变化。当反向电压的绝对值达到|VBR|后,反向电流会突然增大,此时PN结处于“反向击穿”状态。发生反向击穿时,在反向电流很大的变化范围内,PN结两端电压几乎不变。

电压

  反向击穿分为电击穿和热击穿,电击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿。PN结热击穿后电流很大,电压又很高,消耗在结上的功率很大,容易使PN结发热,把PN结烧毁。热击穿是不可逆的。

电压

  PN结的雪崩击穿符号

  当PN结反向电压增加时,空间电荷区中的电场随着增强。这样,通过空间电荷区的电子和空穴,就会在电场作用下获得的能量增大,在晶体中运动的电子和空穴将不断地与晶体原子又发生碰撞,当电子和空穴的能量足够大时,通过这样的碰撞可使共价键中的电子激发形成自由电子–空穴对。新产生的电子和空穴也向相反的方向运动,重新获得能量,又可通过碰撞,再产生电子–空穴对,这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后,载流子的倍增情况就像在陡峻的积雪山坡上发生雪崩一样,载流子增加得多而快,这样,反向电流剧增, PN结就发生雪崩击穿。

  齐纳击穿

  在加有较高的反向电压下,PN结空间电荷区中存一个强电场,它能够破坏共价键,将束缚电子分离出来产生电子–空穴对,形成较大的反向电流。发生齐纳击穿需要的电场强度约为2×105V/cm,这只有在杂质浓度特别大的PN结中才能达到。因为杂质浓度大,空间电荷区内电荷密度(即杂质离子)也大,因而空间电荷区很窄,电场强度可能很高。

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