Тепловий пробій p-n-переходу

Тепловий пробій викликається неприпустимим перегрівом p-n-переходу, коли відводиться від переходу в одиницю часу тепло менше виділяється в ньому тепла при протіканні великого зворотного струму, в результаті чого відбувається інтенсивна генерація пар носіїв заряду. Цей процес розвивається лавиноподібно, оскільки збільшення зворотного струму за рахунок перегріву призводить до ще більшого розігрівання і подальшого зростання зворотного струму.

Мал. 2.5. Види пробою p-n-переходу: 1 - лавинний; 2 - тунельний; 3 - теплової

Тепловий пробій носить зазвичай локальний характер: через неоднорідність p-n-переходу може перегрітися окремий його ділянку, який при лавиноподібне процесі буде ще сильніше розігріватися проходять через нього великим зворотним струмом. В результаті дану ділянку p-n-переходу розплавляється; прилад приходить в непридатність. Ділянка теплового пробою на вольт-амперної характеристики (див. Рис. 2.5, крива 3) відповідає зростанню зворотного струму при одночасному зменшенні падіння напруги на p-n-переході.

Тепловий пробій може наступити як наслідок перегріву через неприпустимого збільшення зворотного струму при лавинному або тунельному пробої, при неприпустиме збільшення зворотної напруги, а також в результаті загального перегріву при поганому теплоотводе, коли виділяється в p-n-переході тепло перевищує відведений від нього. Підвищення температури зменшує напругу теплового пробою і може викликати тепловий пробій при більш низькому, ніж при виникненні електричного пробою, напрузі.

Для запобігання теплового пробою в паспорті приладу вказується інтервал робочих температур і допустимий зворотна напруга (приблизно 0,8 від пробивної).

Зміна зовнішнього напруги (dU) на p-n-переході призводить до зміни накопиченого в ньому заряду (dQ). Тому p-n-перехід поводиться подібно конденсатору, ємність якого дорівнює:

Залежно від фізичної природи змінюється заряду розрізняють ємності бар'єрну (зарядну) і дифузійну.