第1章 半导体二极管及其简单电路
1.2 半导体二极管的特性及主要参数
1.2.3 二极管的击穿特性
当加于二极管两端的反向电压增大到一定值时,二极管的反向电流将随反向电压的增加而急剧增大,如图1.2.2所示,这种现象被称为反向击穿,U(BR)被称为反向击穿电压。式(1.2.1)不能反映该击穿特性。反向击穿后,只要反向电流和反向电压的乘积不超过PN结容许的耗散功率,二极管一般不会损坏。若反向电压下降到击穿电压以下后,其性能可恢复到原有情况,即这种击穿是可逆的,称为电击穿;若反向击穿电流过高,则会导致PN结结温过高而烧坏,这种击穿是不可逆的,称为热击穿。
PN结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种机理。当反向电压足够大时,PN结的内电场加强,使少子漂移速度加快,动能增大,通过空间电荷区与原子相撞,产生很多的新电子。空穴对,这些新产生的电子又会去撞击更多的原子,这种作用如同雪崩一样,使电流急剧增加,这种击穿称为雪崩击穿。雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN结中,因为这种PN结的阻挡层宽,因碰撞而电离的机会就多。
由高浓度掺杂材料制成的PN结中耗尽区宽度很窄,即使反向电压不高也容易在很窄的耗尽区中形成很强的电场,将价电子直接从共价键中拉出来产生电子。空穴对,致使反向电流急剧增加,这种击穿称为齐纳击穿。
一个具体的PN结的击穿究竟属于雪崩还是齐纳击穿,有时很难认定,但一般认为反向击穿电压超过6V主要为雪崩击穿,低于6V为齐纳击穿。
雪崩击穿电压随温度升高而增大,具有正温度系数;齐纳击穿电压随温度的升高而下降,具有负温度系数。当击穿电压在6V左右时,两种击穿会同时发生,相应击穿电压的温度系数趋近于零。
……