Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

1.10: Зворотний зміщений/пробою

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    34455

    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Перш ніж залишити діоди, варто було б вивчити деякі інші режими роботи, а також деякі конкретні програми, які будуть цікаві. Ми сказали, що коли діод був зворотним зміщенням (p-область негативна по відношенню до n-області), що єдиний струм, який протікає, є зворотний струм насичення, що виникає в результаті декількох термічно генеруються міноритарних носіїв, які можуть впасти вниз (або вгору) бар'єр (рис.\(\PageIndex{1}\)).

    Зворотний струм насичення в діоді, який штовхає електрони з боку вищої енергії в сторону нижчої енергії і піднімає електронні дірки на стороні нижчої енергії в сторону вищої енергії.
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Зворотний струм насичення

    Якщо ми зробимо зворотне зміщення ще більшим, той же струм тече, але носії набирають більше енергії, коли вони падають вниз (тепер більший) потенціал переходу. Коли вони це роблять, вони можуть забрати стільки енергії, що при зіткненні з ділянкою решітки вони створюють додаткову електронно-діркову пару через процес, який називається ударною іонізацією (рис.\(\PageIndex{2}\)). Коли це відбувається, ми тепер маємо струм, що складається з двох електронів і однієї дірки. Ці додаткові носії можуть самі стикатися і генерувати додаткові пари електронних дірок, а також. Струм тепер складається з п'яти електронів і двох дірок. Цей процес називається лавинним множенням (рис.\(\PageIndex{3}\)), Тому що ми починаємо з одного носія, і через послідовність ударів створюємо все більше струму. Цей процес насправді може втекти, подібно до лавини на засніженій гірській стороні, в процесі, який називається лавинним пробою.

    Ударна іонізація: коли електрон падає вниз по тепер більшому потенціалу переходу, він стикається з місцем решітки і створює додаткову електронно-діркову пару.
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Іонізація впливу
    Лавинне множення, як електрон і дірка, створені в результаті ударної іонізації, показаної над кожним ударом ділянки решітки і створюють нову електронно-діркову пару.Малюнок\(\PageIndex{3}\): Лавинне множення

    Чистий ефект полягає в тому, щоб дещо змінити зворотні характеристики діода. Якщо включити ефект пробою в криву I-V для діода, то ми побачили б щось подібне на малюнку\(\PageIndex{4}\).

    I-V крива для діода, що показує як прямі характеристики, так і зворотний пробою. Графік наближається до 0 для довгої ділянки негативних напруг і більш короткої ділянки позитивної напруги. Струм зменшується експоненціально при негативних напругах поза цим діапазоном і зростає експоненціально при позитивних напругах поза цим діапазоном.
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Крива діода I-V, що показує як прямі характеристики, так і зворотний пробою

    Зараз спостерігається раптове настання струму після перевищення напруги лавинного пробою. Не варто плутати, думаючи, що ця «поломка» означає, що діод був пошкоджений. Сам процес сходження лавин не є руйнівним. Але як видно з малюнка\(\PageIndex{4}\), струм діода збільшується дуже швидко після перевищення порогу пробою. Таким чином, якщо немає чогось послідовно з діодом, щоб обмежити через нього максимальний струм, він може пошкодитися від перегріву. Діоди в пробою використовуються в якості опорних напруг (напруга на них більш-менш залежить від струму, що проходить через них), але ви завжди знайдете послідовний струмообмежуючий резистор, який використовується разом з ними. Такі діоди називаються стабілітронами (названий на честь діда Райса Джорджа Зенера, який закінчив кілька років тому... тобто Джордж зробив, а не його дідусь) але ім'я є свого роду помилковим. Ефект Зенера також є явищем зворотного пробою, але походить від прямої генерації поля зайвих носіїв, а не в результаті ударної іонізації. По правді кажучи, не можна відрізнити один ефект від іншого, дивлячись на криву діода I-V, і тому всі діоди, що використовуються при зворотному пробої, називаються стабілітронами. Схема, що використовує стабілітрон в якості опорного напруги, показана на малюнку\(\PageIndex{5}\).

    Схема стабілізатора напруги, в якій напруга V_in подається на резистор опору R_drop послідовно з двома компонентами паралельно: стабілітроном і навантажувальним резистором з напругою V_out на ньому.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Схема регулятора напруги