Механизм туннельного пробоя:

Электрон, движущийся в сторону очень узкого перехода, под действием очень сильного поля пройдет через переход, как через туннель, и займет свободный уровень с такой же энергией по другую сторону перехода.

Таким образом, обязательным условием туннельного пробоя, кроме сильного поля и тонкого перехода, является наличие свободного уровня по другую сторону перехода. При этом ВЗ одного полупроводника должна находиться на одном уровне с ЗП другого полупроводника.

На туннельном пробое работают туннельные диоды.

Туннельный и лавинный пробои обратимы – снятие обратного напряжения полностью восстанавливает свойства p-n перехода.

4 Внутренний и внешний фотоэффект

4.1 Внутренний фотоэффект

Поток фотонов нельзя рассматривать как непрерывный поток. Он представляет собой поток отдельных порций энергии – квантов.

При облучении полупроводника таким потоком фотоны отдают свою энергию валентным электронам, освобождая их от ковалентных связей. Если эта энергия превышает ширину запрещенной зоны, то электроны смогут перейти из ВЗ в ЗП, т.е. возникнет фотогенерация (ее еще называют внутренним фотоэффектом).

Фотогенерация – это процесс образования пар электрон + дырка в полупроводнике при его электромагнитном облучении.

Возникшие в результате фотогенерации НЗ увеличивают проводимость полупроводника. Проводимость, вызванная действием фотонов, называется фотопроводимостью.

Рассмотрим собственный полупроводник:

W hv

Ө n_i Ө n_ф

Wп

генерация фотогенерация W

Wв

Өp_i Ө p_ф

∆W – ширина запрещенной зоны;

p_i, n_i – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе генерации;

p_ф, n_ф – концентрация дырок и электронов, образованных в процессе фотогенерации.

У металлов явление фотопроводимости отсутствует, т.к. у них огромна концентрация свободных электронов (N10²² 1/см³) и не может заметно возрасти под действием облучения.

4.2 Внешний фотоэффект

Внешний фотоэффект – это появление фото-ЭДС в p-n переходе при его электромагнитном облучении.

p n

ОНЗ Ө ОНЗ

+ -

+ ННЗ Ө -

+ Е_ВН ННЗ -

PV

+ –

Поток падающих на p-n переход фотонов вызывает фотогенерацию пар носителей заряда, т.е. возникает внутренний фотоэффект. Образовавшиеся при этом носители заряда под действием внутреннего поля Е_ВН начинают перемещаться: дырки двигаются по направлению поля, а электроны – против. В результате этого перемещения в p-области скапливаются положительные заряды, а в n-области – отрицательные. Возникает разность потенциалов. Если к такому переходу подключить микровольтметр, то прибор покажет какое-то напряжение, которое и является фото-ЭДС.

Фото-ЭДС – это разность потенциалов, возникающая в результате разделения внутренним полем перехода носителей заряда, образовавшихся за счет электромагнитного облучения перехода.