第1章 PN结二极管

1电子器件基础湖南大学电子科学与技术专业2第1章PN结二极管电子器件基础PN结二极管PN结是结型半导体器件的心脏；在制造晶体二极管，晶体三极管和场效应晶体管等结型器件时，其主要工艺就是制造性能良好的PN结；深入地了解和掌握PN结的基本理论是学习晶体管等结型器件原理的基础。

31.1PN结杂质浓度分布1.2平衡PN结1.3PN结空间电荷区电场和电位分布1.4PN结势垒电容1.5PN结直流特性1.6PN结小信号交流特性与开关特性1.7PN结击穿特性本章内容：4掌握PN结的形成、杂质分布，空间电荷区的能带、电场、电位分布，直流特性的物理机理和数学表达式，电容和小信号交流特性，开关特性和击穿特性；理解泊松方程、连续性方程、电荷控制方程的物理意义和解法。

本章要求：5第1节PN结杂质浓度分布p(n)n(p)二极管符号+_PN结的结构6合金法形成PN结N-GeInN-GeIn+GeP-GeN-GeN型衬底与P型再结晶层杂质均匀分布7突变结NANDxjN(x)x0单边突变结：

NA>>NDP+—N结

ND>>NAN+—P结衬底材料为低杂质浓度PN结两边杂质均匀分布，杂质浓度NA(P区)、ND

(N区)为常数，在PN结交界处(xj

)突变。

N(x)=NA x<xjN(x)=ND x>xj8扩散法形成PN结根据扩散工艺中杂质源的不同，杂质浓度分布有两种形式

P型杂质P-SiN-SiSiO2N-Si

N-SiB9（1）恒定源扩散误差函数erf(x)余误差函数erfc(x)N（xj）=0时，得扩散结深：反余误差函数表面杂质浓度恒定不变，杂质分布为余误差分布：10（2）限定源扩散N(xj)=0时，得扩散结深：Q为扩散杂质总量，表面浓度杂质总量限定，杂质浓度分布为高斯分布：11NSNBCxjN(x)x0缓变结PN结两边杂质分布变化；xj

处杂质缓慢变化；表面浓度NS高；衬底材料浓度NBC最低。线性缓变结：

PN结交界处（xj）杂质浓度缓慢变化为线性关系。12扩散结杂质浓度梯度杂质浓度在结深xj处变化的程度，用αj表示：

对余误差分布有：

对高斯分布有：如NS小，xj大，则αj小，可作线性缓变结近似。如NS大，xj小，则αj大，可作突变结近似。13第2节平衡PN结1空间电荷区

P型：杂质原子——空穴正电荷+负离子电荷N型：杂质原子——电子负电荷+正离子电荷处于电中性平衡状态，ni2=ppnp=nnpn+●+●+●+●+●+●+●+●+●﹣○﹣○﹣○﹣○﹣○﹣○﹣○﹣○﹣○P(NA)N(ND)——没有任何外加作用的PN结14﹣○﹣○﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○﹣○P+++●+●++●+●+●+●N通过工艺制造，在一块半导体不同区域形成P型和N型；在交界处附近，P区的空穴向N区扩散，留下负离子电荷——受主离子电荷（放出空穴即接受电子）；N区的电子向P区扩散，留下正离子电荷——施主离子电荷（放出电子）。15﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NExpxnQ+Q-自建电场E：在PN结形成时，空间电荷区正、负电荷之间建立电场，方向为N指向P。空间电荷区：在交界处附近一定空间内，存在电荷Q+、Q－，xp

为Q－的宽度，xn为Q+的宽度，且Q+=Q－。电离层：空间电荷区内的电荷是固定的离子电荷。16﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NExpxnQ+Q-动态平衡：载流子的扩散运动（杂质浓度梯度决定）和漂移运动（电场决定）作用相等，净电流为0。阻挡层：自建电场E阻挡N区的电子向P区继续扩散，阻挡P区的空穴向N区继续扩散。耗尽层：自建电场E的作用，在空间电荷区无自由载流子积累。高阻区：空间电荷区自由载流子耗尽，呈现出高阻抗，固定离子电荷不能导电。172能带图反映材料的导电特性ECEFNEVEgEVEFPECPN单独的P、N型半导体，禁带宽度Eg反映材料导电能力的大小；费米能级EF反映材料的导电类型和掺杂浓度的大小。18﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NExpxnECEFEVqVDVDxn-xpxoφ(x)φnφp结构图能带图电势图Eg平衡态PN结PN结无外加作用，可证明有统一的费米能级EF（见书）

；电场E使能带弯曲qVD——势垒高度(势垒区)；空间电荷区能量变化，两端有电势差VD——接触电势差；空间电荷区外无电场，能量与电势不变。19自建电场：

φ(x)：PN结的电势分布函数能级变化：W(-xp)

－W(xn)=q(φn－φp)=qVD

电位能差：电子电位能：203接触电势差VD势垒高度等于N型区与P型区的费米能级之差能带弯曲程度等于费米能级移动的距离线性缓变结：空间电荷区总宽度xm=xn+

xp，VD(硅)≈0.7V，VD(锗)≈0.3V突变结：推导可得：214载流子浓度0xxn-xpn(x)p(x)PNnppp(NA)pnnn(ND)推导可得：且有如下关系：22第3节PN结空间电荷区电场和电位分布杂质分布→电场和电位分布→PN结的特性；讨论两种典型情况：突变结，线性缓变结。耗尽层近似：

1、空间电荷区内不存在自由载流子，只有施主离子和受主离子，即自由载流子耗尽；2、空间电荷区边界“突变”，边界及以外的中性区电荷为零。23根据电学高斯定律，推导出泊松方程：三维：即：一维：即电势、电场与电荷（杂质）的关系，与材料有关。电子器件分析的基本方程241突变结+–xn-xp0xρ(x)0-xpxnxEEmxxn-xp0φ

–xp<x<00

<x<xn载流子浓度：–xp<x<00

<x<xn室温下杂质全部电离电荷密度：25–xp<x<00

<x<xn泊松方程：利用边界条件求解泊松方程（积分）边界条件：0)(,=-fnpxxdxxd电场零点：电位零点：26电场分布：最大电场：0-xpxnxEEm27电中性条件：——空间电荷区两侧正、负电荷总数相等单边突变结：28电位分布对电场积分得：边界处电位：总电压：xxn-xp0φ

29空间电荷区宽度P+N结：N+P结：可推得：302线性缓变结+–0xρ(x)0xEEm泊松方程：边界条件：31可推得电场分布：最大电场：电势分布：总电压：空间电荷区宽度：323耗尽层近似讨论

耗尽层近似存在哪些局限?0xxn-xpn(x)

Nnpnn(ND)Px考查突变结，耗尽层中电子分布：取：作为耗尽参考标准，则在区域-xp∼x

耗尽，x∼xn

不耗尽。33可推得：得：，此区域不满足耗尽层近似；PN结正偏，VA>0，不耗尽区域增加；PN结反偏，VA=–5V，

VA=–10V，取：VA=0，近似合理。0xxn-xpn(x)

Nnpnn(ND)Px34第4节PN结势垒电容VA变化，xm变化，

Q变化→势垒电容:

正向电压值增加（反向电压值降低），势垒宽度xm减小，载流子注入与空间电荷中和，空间电荷Q

减少，CT充电。正向电压值降低（反向电压值增加），势垒宽度xm增加，载流子从势垒区放出，空间电荷Q

增加，CT放电。351突变结势垒电容可推得：CT

相当于可变的平行板电容，与A成正比，与xm(随VA变化)成反比；NBC低，xm宽，CT小；A大，CT大；正偏CT大，反偏CT小。P+N结：PN+结：362线性缓变结势垒电容可推得：正偏下，正向注入载流子浓度高于平衡值，耗尽层近似与实际偏离较大，应予修正。实际计算正偏PN结势垒电容：

突变结：线性缓变结：37扩散结实际扩散结载流子浓度分布为余误差函数或高斯函数，势垒电容计算复杂；在耗尽层近似下，由计算机计算出各种不同条件下实际扩散结的杂质分布，求出势垒宽度与势垒电容随电压变化的关系，绘成图形曲线，编辑成册；查表法求势垒电容。38第5节PN结直流特性VI0VBVTIR

PN结直流特性是流过PN结中电流与其两端外加电压之间的关系。正向电压（V>0）

VT：阈值电压

PN结呈低阻状态反向电压（V<0）

IR：反向饱和电流

VB：反向击穿电压

PN结呈高阻状态391载流子注入

Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLpEA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NE○○○●●●+－ECEFEVqVDq(VD–VA)xmEFpEFn

VA>0(P正N负)，外电场EA与自建电场E反向，势垒区总电场减弱，平衡被打破，电子和空穴的扩散作用增强；能带弯曲变化，势垒高度降低，势垒宽度减小；费米能级分为电子费米能级EFn和空穴费米能级EFp。40空穴运动空穴从P区注入到N区，在边界(xn

)附近积累，在N区形成非平衡少数载流子空穴浓度梯度，使空穴继续向前扩散，同时与N区的多子电子复合，空穴浓度降低，经过Lp的距离，注入的少子空穴基本复合。

Lp：空穴扩散长度Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLpEA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NE○○○●●●+－ECEFEVqVDq(VD–VA)xmEFpEFn41电子运动电子从N区注入到P区，在边界(-xp)附近积累，在P区形成非平衡少数载流子电子浓度梯度，使电子继续向前扩散，同时与N区的多子空穴复合，电子浓度降低，经过Ln的距离，注入的少子电子基本复合。

Ln：电子扩散长度Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLpEA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NE○○○●●●+－ECEFEVqVDq(VD–VA)xmEFpEFn42正向电流

带正电荷的空穴运动方向从P区到N区，形成空穴电流的方向从P区到N区；带负电荷的电子运动方向从N区到P区，形成电子电流的方向从P区到N区；流过二极管的总正向电流是空穴注入电流与电子注入电流之和。Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLpEA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NE○○○●●●+－ECEFEVqVDq(VD–VA)xmEFpEFn432反向抽取

Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLp﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NEER○○○●●●+－xmECEVEFqVDq(VD–VR)EFpEFn

VR<0(P负N正)，外电场ER与自建电场E同向，势垒区总电场增强，平衡被打破，电子和空穴的扩散作用减弱，漂移作用增强；能带弯曲变化，势垒高度增加，势垒宽度增加；费米能级分为EFn和EFp。44

反向电场对P区少数载流子电子的漂移作用使在边界(-xp

)附近电子浓度减少而低于平衡值np，与P区体内存在浓度梯度产生少子电子的扩散运动，带负电荷的电子被反向电场抽取，从P区到N区定向运动，形成由N区到P区的反向电子电流。Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLp﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NEER○○○●●●+－xmECEVEFqVDq(VD–VR)EFpEFn45反向电场对N区少数载流子空穴的漂移作用，使带正电荷的空穴被反向电场抽取，形成由N区到P区的反向空穴电流。总反向电流是反向空穴电流与反向电子电流之和。电子与空穴的运动方向相反，形成的电流方向一致。Lnxn-xpxop(x)n(x)pnn(x)p(x)npLp﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣○﹣○﹣○P+++++++●+●+●NEER○○○●●●+－xmECEVEFqVDq(VD–VR)EFpEFn463准费米能级和载流子浓度

PN结外加电压，势垒区总电场变化，平衡被打破，能带弯曲变化，费米能级变化。xmECEVq(VD–VR)EFpEFnEFp'EFn'PN结反偏ECEVq(VD–VA)xmEFpEFnEFp'EFn'PN结正偏电子：EFn’：电子准费米能级空穴：EFp’：空穴准费米能级47非平衡条件下载流子浓度：

可推得：xxn-xpPNnppp(NA)pnnn(ND)LnLp0

平衡

正偏反偏484直流电流电压方程

理想PN结假设：（1）外加电压完全降落在势垒区，势垒区以外没有电场；（2）在空间电荷区内没有载流子的产生与复合，通过空间电荷区的电荷密度不变；（3）注入的非平衡少数载流子浓度比多数载流子的浓度小得多，即讨论小注入的情况；（4）不考虑表面对PN结的影响。49电流连续性原理：通过PN结任意截面的总电流密度（空穴电流密度和电子电流密度之和）相等。电子空穴参数τnτp载流子寿命DnDp扩散系数LnLp扩散长度nppn平衡浓度np浓度Lp2=Dp

τpLn2=Dn

τn

可推得空穴、电子的一维连续性方程：50空间电荷区p(x)n(x)p(0)n(0)pnnpLnWpLpWnxx00PNn(0)：P区空间电荷区边界处非平衡注入电子浓度p(0)：N区空间电荷区边界处非平衡注入空穴浓度Wp：P区宽度Wn：N区宽度边界条件：二阶常微分方程的解：51利用边界条件和假设，解空穴连续性方程，可推得扩散区空穴浓度分布表达式：如Wn<<Lp：

近似为线性分布：

空间电荷区p(x)n(x)p(0)n(0)pnnpLnWpLpWnxx00PN52扩散区空穴电流密度：

53Wn<<Lp：此时空穴电流密度与位置无关，处处相等，即注入到N区非平衡少子都能扩散到Wn处，复合损失可忽略可计。Wn>>Lp：54同理，可导出通过空间电荷区与P区交界面处的电子电流密度：空间电荷区内没有载流子的产生与复合，空间电荷区两端面的电子电流密度相等，空穴电流密度相等；扩散区载流子复合，电子电流与空穴电流相互转换；任意截面的总电流密度相等。PNjnjpj=jp+jnLpLnWnWp00jp(0)jn(0)55通过PN结的总电流密度：

即理想二极管直流电流电压方程（二极管定律）乘以面积A得总电流：56PN结正向偏置：

VA>0

且VA>>

KT/qPN结反向偏置：

VA<0

且|VA|>>

KT/qIR与电压无关达到饱和，称为反向饱和电流。电流电压方程：57Wp>>Ln，Wn>>Lp：Ln>>Wp，Lp>>Wn：58P+N单边突变结，NA>>ND，则有：

N+P单边突变结，ND

>>NA，可同样分析。

59PN结的动态电导：（动态电阻的倒数）PN结正偏，VA>0，且，正向电流有：I

g

r(=1/g)二极管低阻导通PN结反偏，VA<0，且动态电导，二极管高阻截止PN结单向导电性60正偏：得：PN结的导通电压（阈值电压）VT

规定：有明显电流(IF

=0.1mA)时，VA

=VT

Si-PN结：VT

≈0.5V，Ge-PN结：VT

≈0.2V

当VA

>VT后，VA

↑，q(VD–VA)

↓

VA

=VD时，势垒消失，PN结完全导通

Si-PN结：VD

≈0.7V，Ge-PN结：VD

≈0.3V615影响PN结直流特性的其他因素

理想与实际的比较：势垒区载流子的产生与复合大注入串联电阻表面效应产生偏差的原因：VI0VBVT理想实际IR62势垒区的复合与产生电流根据复合中心理论，稳态时载流子的净复合率为：

式中：

取：Et=Ei

本征面：n=p63PN结正偏，复合率：

PN结反偏：

产生率：

正向偏压使载流子注入空间电荷区，复合率增加，空间电荷区内有复合电流

IRG，PN结总正向电流为：

IF=IFD+IRG反向偏压对载流子的抽取，使少子浓度降低，有载流子产生，势垒区存在产生电流IG，总反向电流为：

IR=IRD+IG

64以P+N结为例，讨论复合电流与产生电流对电流的影响

正偏电流：65反偏电流：

Si-P+N：jG/jRD=100，jG大；

Ge-P+N：jG/jRD=0.1，jRD大；jG∝xm，即当反向偏压增加，xm扩大，jG上升，反向电流不饱和；典型值算得：Si：jRD=1.5×10－12A/cm-2，jG=1.2×10－9A/cm-2Ge：jRD=2.28×10－6A/cm-2，jG=2×10－7A/cm-266PN结的大注入现象

大注入：注入的非平衡少子浓度接近甚至超过多子浓度

（1）对载流子浓度影响

PN结正偏大注入：p(x)=△p(x)+pn=△p(x)

N区多子浓度上升为：电中性要求：△n(x)=△p(x)且：n(x)p(x)∆n(x)∆p(x)nnpn—nn,pxWn0E67一般情况下可以写为：m=1～2，小注入时m=1

由：大注入时，如p(0)=nn，则有：68（2）大注入时正向电流N区多子电子的积累，存在浓度梯度，则有电子的扩散，使势垒边电子数减少，电极边电子数增加，在N区建立指向电极的大注入自建电场E，阻碍电子扩散运动，使电子运动达到动态平衡，保持稳定分布。电场E作用下通过N区的电子与空穴电流密度分别为：

n(x)p(x)∆n(x)∆p(x)nnpn—nn,pxWn0E69电场对电子产生的漂移电流与电子浓度梯度引起的扩散电流平衡，净电子电流jn为零，得：

N区的空穴电流密度为：

对Wn<<Lp，N区中少子近似为线性分布，故：

70小注入，p(0)<<nn：

特大注入，p(0)>>nn：比较71串联电阻的影响PN结串联电阻RS包括体电阻和欧姆接触电阻；PN结的体电阻：机械强度要求加工硅片有一定的厚度(200µm-300µm)，PN结击穿电压要求杂质浓度低；欧姆接触电阻：金属与半导体接触形成一定的电阻；RS的压降使VA不能全部降在PN结上；RS使PN结实际偏压降低为：RS使PN结功耗增加。一般应尽量减小串联电阻。72表面效应半导体表面对PN结的电流电压特性的影响很大，特别是对反向电流，几乎有决定性的影响，表面漏电流可能比反向电流理论值大几个数量级。一般表面漏电流IRS有以下几种：表面复合电流表面沟道电流表面漏导电流因此，Si-PN结反向电流：Ge-PN结反向电流：736温度对PN结电流电压的影响

PN结工作时，PN结上消耗的功率转变成热量，使PN结的温度升高，温度升高引起本征载流子浓度增加，本征载流子浓度增加又使PN结电流增加，则PN结功耗增加，从而进一步引起结温升高。若PN结的散热性能不良，这种恶性循环可使温度升高到最高结温，PN结发生热击穿，直至烧毁。

74对PN结反向电流的影响反向产生电流：随温度的相对变化率：

反向扩散电流：

本征载流子浓度：随温度的相对变化率：

Ge-PN结，T增加10度，IRD增加一倍Si-PN结，T增加6度，IRD增加一倍

75对PN结正向电压的影响PN结正偏且VA>>KT/q时：在IF固定不变时，PN结电压VA随温度的变化率为:室温下Si-PN结：Ge-PN结：76第6节PN结小信号交流特性与开关特性以P+N结为例，在直流偏压V0下迭加交流小信号电压v(t)，如果交流信号是正弦波，则信号电压用复数表示为：VI：交流信号电压的振幅

小信号VI<<V0ω：角频率，t：时间PN结上的总电压为：~v(t)V0RLP+N1小信号交流特性77交流时载流子浓度分布注入N区的总空穴浓度为：

对于正弦波信号有：

代入交流时载流子浓度满足的连续性方程：

整理后分解为直流方程：

交流方程：形式相同78前已求出直流方程的解为：交流方程的解具有同样形式：决定常数AI和BI的边界条件：

79交流电流N区内无电场，只有空穴扩散电流，交流分量为：

幅值：80同理可得P区电子扩散电流交流分量为：

总交流电流幅值：

81PN结交流导纳与扩散电容P+N结交流导纳：

在频率不太高时略去高次项，展开上式得：实部电导：虚部电纳：82实部电导：VIV0I00ΔI0ΔV0Q外加直流电压V0产生直流电流I0；工作点Q附近电压变化ΔV0，电流变化ΔI0，电导就是变化的斜率；不同的工作点具有不同的电导——可变电导(可变电阻)。83p(x)p(0)pnLpx0NdQQ在势垒区附近扩散长度内，注入载流子积累，即电荷积累Q；对P+N结，取N区分析：外加电压变化dV0，积累电荷变化dQ，有：84交流导纳的虚部电纳：CD称为PN结的扩散电容，与正向电流（电导）、载流子寿命成正比。CD反映了PN结扩散区内非平衡少数载流子电荷随外加电压的变化。正向电压增大，扩散区少子电荷量增加，相当于电容充电，正向电压减小，电荷量减少，相当于电容放电。反偏PN结扩散区无积累载流子电荷，无扩散电容。85PN结交流等效电路由于：交流时PN结可用电导和扩散电容并联等效；

流过PN结电流为流过电导g

的扩散电流和扩散电容CD的

充放电电流；本征参量：g、CD是解连续

性方程直接得到的参量；实际PN结还存在势垒电容CT、串联电阻rS和漏电导gl

等非本征参数。

gCDCTrSglD2.

pn结二极管的开关特性这里VS=0.6~0.7VSi0.2~0.3VGe1.导通过程（以p+n结为例）问题：trise=?（提示：求Q(t)形式）势垒区边界t=0，正脉冲电压1.导通过程（以p+n结为例）Vj-t关系推导初始条件少子寿命足够短，稳态得以建立近似时间增加势垒区边界2关断过程（以p+n结为例）t=t0>00<t<ts（常数）抽取电流问题：ts=？t=t0，负脉冲电压下降时间存储时间反向恢复时间>>正向导通时间2关断过程（以p+n结为例）初始条件当t=ts时提高pn结开关速度途径1、I1I2

ts2、掺Au，ptsQ-t关系推导91PN结的开关作用输入加正电压V1，D处于正向导通状态，正向电阻与负载电阻RL相比可忽略不计，D近似作短路，相当于开关“闭合”，V1直接加在RL上，电灯亮，又称“开态”。ⓍDRLV1-V2输入加负电压-V2，D处于反向载止状态，反向电阻比负载电阻RL大得多，D近似作开路，相当于开关“断开”，没有电流流过，灯不亮，又称“关态”。PN结从加外电压到稳定状态的变化特性——瞬态，与时间有关。2开关特性92PN结开关特性基本方程P+N结，注入N区的空穴服从一维连续性方程：上式各项乘以qAdx，并在整个N区积分得：

93N区边界处，载流子浓度为平衡值不变x=0处t时刻空穴扩散电流t时刻整个N区积累的空穴电荷表示流入N区的空穴电荷量，等于整个N区积累的空穴电荷量加上复合掉的空穴电荷量，与位置（x）无关。

电荷控制方程（电荷守恒原理）94电荷贮存加正电压V1，流过P+N结的电流为：P+N结在导通过程中：解电荷方程得：t=0时，Qp(0)=0；时，ⓍDRLV1-V2I195Qp(t)I1τp00ttsII1I2IRtt00V1-V2V电荷贮存过程：t=0t=∞t=∞t=0t=tspnpx0Q=I1τp96反向恢复外加电压从V1跳变到-V2，电流突然反向为：电荷控制方程：由初始条件Qp(0)=I1τp解方程得：ⓍDRLV1-V2I297贮存电荷消失所需时间为ts，则Qp(ts)=0

电荷贮存时间：注入电流I1大，贮存电荷愈多，电荷消失时间长；抽取电流I2大，电荷消失愈快，电荷消失时间短；少子寿命短（τp小），电荷消失时间短。

ts后，空间电荷区附近的平衡少子被反向电流抽走，反向电流下降到饱和电流值IR，PN结恢复到反向稳定状态。98第7节PN结击穿特性VI0VBIR击穿：反向偏压增加到VB

（击穿电压）时，反向电流迅速增加1基本击穿机构

隧道击穿雪崩击穿热击穿（不可逆）电击穿（可逆）PN结击穿99热击穿二极管工作时消耗功率产生热量，使温度升高，热激发载流子数增加，反向电流增加，又使功耗增加，热量增加；如无良好散热，恶性循环下去，最终使二极管烧毁而永久性失效。100隧道击穿（齐纳击穿）d●ECEVNPxm二极管反向电压大，能带弯曲大，势垒高度大，P区与N区禁带的水平距离d小；

P区价带电子的能量超过N区导带电子的能量；

P区价带电子穿过水平禁带（隧道）达到N区导带，成为自由载流子导电，反向电流迅速增加；由电子穿过隧道的几率决定，杂质浓度高，势垒高度qVD大，势垒宽度xm小，d小，易发生隧道击穿。101雪崩击穿●NPxm●○E●○●○二极管反向电压大，势垒区电场E大，载流子通过势垒区加速运动获得足够的动能，运动中与晶格原子碰撞，使原子外层价电子碰撞电离，产生新的电子—空穴对；新产生的载流子在强电场中获得足够的动能与晶格原子碰撞，产生第二代电子—空穴对，连续碰撞使载流子数倍增（雪崩倍增），反向电流迅速增加；由碰撞电离决定，杂质浓度低，势垒宽度xm大，反向电场大，易发生雪崩击穿。102雪崩击穿与隧道击穿的区别雪崩击穿与隧道击穿都在强电场作用下发生且可逆

1032雪崩击穿电压

雪崩击穿条件一个载流子通过势垒区碰撞电离所产生的电子空穴对数为：

实验分析表明：一般g=7

Si-PN结：

Ge-PN结：

电场与位置有关，则电