69. Określ warunki, w jakich występuje zjawisko przebicia lawinowego. Zilustruj mechanizm tego zjawiska.
Warunki:
wystepuje w złączach słabo domieszkowanych przy napięciach ponad 7V, a w złączach o średniej koncentracji domieszek przy napięciach 5-7V wraz z przebiciem zenera.
Mechanizm:
70. Czym jest przebicie złącza p – n ? Wymień i opisz rodzaje przebić występujących w przyrządach półprzewodnikowych.
Przebicie złącza p-n to zjawisko gwałtownego wzrostu prądu przy polaryzacji złącza w kierunku zaporowym napięciem większym niż pewna charakterystyczna dla danego złącza wartość – napięcie przebicia.
Rodzaje przebić:
a). Przebicie Zenera- Jonizacja elektrostatyczna w obszarze złącza (polaryzacja w kierunku zaporowym) zwana emisją wewnętrzną lub zjawiskiem Zenera (wyrwanie elektronu z wiązania kowalencyjnego atomów) – przejście tunelowe elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Prawdopodobieństwo przejścia tunelowego tym większe im niższa i węższa jest bariera. Szerokość bariery maleje ze wzrostem koncentracji domieszek – złącza silnie domieszkowane.
Jeśli złącze ulegnie przebiciu napięciem Up>6Wg/q (dla Si Up>7V) – lawinowa jonizacja zderzeniowa).
b). Przebicie lawinowe
Polega na rozerwaniu wiązania atomów w sieci wskutek dostarczenia energii przez swobodny nośnik ładunku rozpędzony w silnym polu elektrycznym. Powstaje para elektron-dziura, która przyspieszana w polu elektrycznym może dalej jonizować = powielenie liczby nośników w warstwie zaporowej. Powielanie lawinowe, gdy szerokość warstwy zaporowej >> od drogi swobodnej nośnika. Wzrost prądu:
Napięcie przebicia lawinowego (empirycznie):
Przebicie Zenera i lawinowe nie powodują zniszczenia złącza, gdy w obwodzie zewnętrznym jest odpowiednie ograniczenie prądu. Gdy go nie ma w złączu wydziela się duża moc i ciepło niszczy złącze.
71. Przedstaw charakterystykę I = f (U) spolaryzowanej zaporowo diody stabilizacyjnej. Wymień parametry charakteryzujące właściwości diody.
Prawa część to polaryzacja w kierunku przewodzenia
Lewa część to polaryzacja zaporowa. (do poziomu Iz płynie niewielki prąd unoszenia, a poniżej przebicie lawinowe lub Zenera, prąd gwałtownie rośnie).
Parametry charakteryzujące właściwości diody stabilizacyjnej:
a) napięcie stabilizacji – UZ
b) prąd stabilizacji – IZ
c) napięcie przewodzenia – UF, przy określonym prądzie przewodzenia
d) prąd wsteczny diody – IR, przy określonym napięciu wstecznym
e) rezystancja dynamiczna – rZ, której wartość zmienia się w zależności od napięcia stabilizacji
f) temperaturowy wsółczynnik napięcia stabilizacji - aUz.
Do parametrów dopuszczalnych zaliczamy: maksymalną moc strat – Ptot i maksymalny prąd przewodzenia – I0.