第5题:
17、PN结雪崩效应和隧道效应引起的击穿统称为电击穿。
(1)雪崩击穿:半导体中,pn结反向电压增大时,势垒区中的电场很强,在势垒区内的电子和空穴由于受到强电场的漂移作用,具有很大的动能,它们与势垒区内的晶格原子发生碰撞时,能把价键上的电子和空穴碰撞出来,成为导电电子,同时产生一个空穴。新产生的载流子在电场作用下碰撞出其他价电子产生新的自由电子和空穴对。如此连锁反应,使得阻挡层中载流子数量急剧增加,流过PN结的电流急剧增加击穿PN结。(2)齐纳击穿:当pn结加反向偏压时,势垒区能带发生倾斜;反向偏压越大,势垒越高,势垒区的内建电场也越强,势垒区能带也越加倾斜,甚至可以使n区的导带底比p区的价带顶还低。内建电场E使p区的价带电子得到附加势能qEx;当内建电场E大到某值以后,价带中的部分电子所得到的附加势能qEx可以大于禁带宽度Eg。如图示,当AB点的水平禁带宽度随着偏压的继续增大而短到一定量度是时,p区价带中的电子将以一定的概率通过隧道效应穿过禁带而到达n区导带中。并且,势垒区的电场越强,水平禁带宽度越窄,隧穿概率越大。
(3)热电击穿:当pn结施加反向电压时,流过pn结的反向电流要引起损耗。反向电压逐渐增大时,对应于一定的反向电流所损耗的功率也增大,这将产生大量热量,进而导致结的温度上升,反向饱和电流密度增大。如此反复循环下去,最后电流密度无限增大而发生击穿。这种由于热不稳定性引起的击穿,称为热点击穿。对于禁带宽度较小的半导体,由于反向饱和电流密度较大,在室温下这种击穿很重要。