PN結(jié)加反向電壓引起反向電流增大的主要原因是什么？

PN結(jié)是一種極其重要的電子器件，其作用在于可以控制電流的流動(dòng)方向及大小。在PN結(jié)中，當(dāng)外加正向電壓時(shí)，電子從N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，空穴從P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散，形成電流；而當(dāng)外加反向電壓時(shí)，電子從P區(qū)向N區(qū)擴(kuò)散，空穴從N區(qū)向P區(qū)擴(kuò)散，形成的電流極小。但是，在某些情況下，反向電壓值過大，就會(huì)引起反向電流的急劇增加。這是為什么呢？其主要原因如下：

PN結(jié)的禁帶寬度

PN結(jié)是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過擴(kuò)散、熔合等方式制成的一種結(jié)構(gòu)，兩種半導(dǎo)體材料之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)被稱為“勢(shì)壘”的空隙，禁止電子和空穴通過。勢(shì)壘的高度可以通過PN結(jié)的材料種類和擺放方式來調(diào)節(jié)。在正向電壓作用下，勢(shì)壘高度降低，電子和空穴就可以穿過勢(shì)壘，形成電流；而在反向電壓作用下，勢(shì)壘高度增加，勢(shì)壘的寬度也增加，電子和空穴就被阻擋在勢(shì)壘邊緣，不能通過。但是，當(dāng)反向電壓值過大時(shí)，會(huì)使得勢(shì)壘的寬度減小，這樣即使在反向電壓下，電子和空穴也能夠跨越勢(shì)壘，形成反向電流。

載流子的散射

當(dāng)反向電壓過大時(shí)，少量的載流子越過了勢(shì)壘，進(jìn)入P和N區(qū)的反向區(qū)域內(nèi)。在反向區(qū)域內(nèi)，這些電子和空穴會(huì)與楊楊離子碰撞，產(chǎn)生散射。散射作用產(chǎn)生了新的能量級(jí)別，使得這些載流子的能量增加。當(dāng)然，增加能量也會(huì)導(dǎo)致這些載流子更容易突破勢(shì)壘，進(jìn)一步形成反向電流。

PN結(jié)表面的缺陷

PN結(jié)表面的缺陷也是導(dǎo)致反向電流增加的原因之一。PN結(jié)的表面有勢(shì)壘擴(kuò)散電容和荷載載流子擴(kuò)散電容兩個(gè)電容器。當(dāng)反向電壓增加時(shí)，荷載擴(kuò)散電容器的電壓變小，這時(shí)候，載流子沿表面隧道逆向擴(kuò)散而過，進(jìn)入PN結(jié)的內(nèi)部，形成大量的反向電流。

PN結(jié)區(qū)的溫度

PN結(jié)區(qū)的溫度升高會(huì)使載流子數(shù)量增加，因而反向電流也隨之增加。當(dāng)PN結(jié)區(qū)的溫度過高時(shí)，載流子生成的速度非常大，這時(shí)反向電流就會(huì)快速增加，甚至?xí)?dǎo)致PN結(jié)損壞。

綜上所述，當(dāng)反向電壓過大時(shí)，PN結(jié)會(huì)在多個(gè)方面受到影響，導(dǎo)致反向電流急劇增加。因此，在設(shè)計(jì)電路時(shí)，需要考慮反向電壓的大小以及PN結(jié)結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，避免反向電流過大，保證電路的正常工作。