1.7.4. Поверхностный пробой

Этот пробой является необратимым. Условия необратимого пробоя существенно зависят от состояния внешней поверхности p-n- перехода. Заряды, имеющиеся на поверхности, изменяют результирующую напряженность поля в приповерхностном слое по сравнению с ее значением в глубине объема p-n- перехода. В неблагоприятном случае напряжение пробоя по поверхности может быть в несколько раз ниже, чем по объему. Это еще раз подчеркивает важность стабилизации свойств поверхности полупроводника, защиты ее от воздействия окружающей среды.

1.8. Переходные процессы в p-n- переходе

Ток или напряжение, подводимые к p-n- переходу, могут изменяться во времени по величине или знаку через очень короткие интервалы, вплоть до с. В реальном p-n- переходе эти изменения не могут произойти мгновенно из-за инерционности процессов рассасывания инжектированных носителей по обе стороны перехода и перезаряда его емкости. Поэтому стационарное значение тока или напряжения устанавливается в течение некоторого промежутка времени. Переходные процессы сильно зависят от числа инжектированных носителей. Если уровень инжекции невелик, то основное влияние на время установления сопротивления прямовключенного ( ) и времени восстановления сопротивления обратновключенного перехода ( ) оказывает процесс перезаряда барьерной емкости перехода. При высоких уровнях инжекции накопление и рассасывание инжектированных носителей определяют время переключения p-n- перехода.

Коммутация p-n- перехода из прямовключенного в обратновключенное состояние сопровождается резким увеличением обратного тока за счет интенсивного рассасывания неравновесных носителей в обедненном слое p-n- перехода с последующим экспоненциальным уменьшением этого тока до стационарного значения теплового тока. Время восстановления определяется по формуле

t_восст = ∆Q / J_перекл. (1.40) Плотность заряда переключения определяется концентрацией инжектированных носителей в области полупроводника и геометрией всей полупроводниковой структуры. Для плоскопараллельной конструкции

∆Q = q(n_p + p_n)W (1.41)

где q – заряд электрона;

n_p , p_n – неравновесные концентрации неосновных носителей за счет их инжекции соответственно в р- и n- области;

W – протяженность всей полупроводниковой структуры, расположенной между внешними электродами . Плотность тока переключения:

J_перекл = q(n_p + p_n) v_РАСС (1.42)

где v_РАСС – скорость рассасывания носителей, определяемая процессами дрейфа носителей через переход и их рекомбинацией в структуре:

v_РАСС = v_др + v_рек (1.43)

С учетом (1.41), (1.42) и (1.43) соотношение (1.40) принимает вид:

t_восст = W / (v_др + v_рек) (1.44) Скорость дрейфа носителей зависит от напряженности поля и для каждого полупроводника имеет свой предел v_нас. Для уменьшения t_восст необходимо уменьшать объем полупроводниковой структуры и увеличивать скорость рекомбинации неравновесных носителей, что достигается созданием ловушечных центров рекомбинации, возникающих при введении в исходный материал нейтральных примесей, чаще всего золота.