什么叫pn结反向击穿 PN结反向击穿现象是什么

什么叫pn结反向击穿

PN结是半导体器件中常见的一种结构，在PN结中，P型半导体与N型半导体之间形成了一个p-n结界面。当PN结的正向电压大于其开启电压时，PN结处于正向偏置状态；反之当PN结的反向电压大于其击穿电压时，PN结处于反向偏置状态。当PN结处于反向偏置状态，若电压过高，就会发生击穿现象。PN结反向击穿是PN结最重要的特性之一，高电场会导致PN结中的载流子获得足够的能量，从而加速到足以碰撞原子使其进入激发状态甚至被电离，形成电子空穴对。反向击穿带来的不仅仅是电压快速的崩溃，还会产生尖锐的电流浪涌和高热，会对设备造成烧毁的严重后果。

1、PN结反向特性

PN结在反向偏置电压下，会产生额定电场（数百V/μm）和击穿电场（>3500V/μm）两个区域。两者之间的差距十分巨大，电子从额定电场跃迁到击穿电场时，所需电压通常会增加超过10倍。在击穿电场下，内部出现电子空穴对，载流子读数增加，电流迅速上升。PN结反向击穿可能导致器件或元器件的短裂或脱离，甚至是器件的破坏。

2、PN结反向击穿类别

PN结反向击穿可分为以下几种情况：

（1） 倒向击穿：当反向电压增大到PN结的反向击穿电压时，发生的击穿称为倒向击穿。在倒向击穿时，PN结的反向电流急剧上升。

（2） 热击穿：PN结在负偏压下，载流子通过PN结内部时在高电场下而达到高温度，导致击穿。

（3） 崩溃击穿：PN结在反向偏置的高电场作用下，离子被加速到足以使晶格崩溃的速度，导致击穿。

3、击穿机理

击穿是由于足够的电场强度会使电子被加速到足以克服PN结中禁带的能量，跃迁到导带。电子空穴对随后产生，并获得足够的能量以加速其他电子。由于鲍尔斯散射和能量散射，几个电子可以获得足够的能量以和晶体原子碰撞，电离原子并进一步放大电流。击穿一旦开始就会像恶性循环一样扩大，很快导致结的短路。

结语

在设计电路或元器件时，应预防PN结的反向击穿。在保护电路时，应该使用反向击穿保护电路，来限制电路电压以防止PN结反向击穿损坏元器件。在使用PN结器件时，应选用可承受足够反向电压的器件，以及可承受足够明显电流冲击的快速开关局部放电保护元件。在实际应用中，必须理解PN结反向击穿及其机理，以避免进行短路和脱速测试等局部冲击测试。