Вольт-амперные характеристики при разных видах пробоя показаны на рис. 3.6.
Туннельный пробой происходит в очень узких р-п-переходах, имеющих толщину в доли микрометра, которая получается при концентрации примеси в базе, превышающей 1019 см-3. Напряжение туннельного пробоя не превышает 4 В.
Лавинный пробой происходит в широких р-п-переходах, которые получаются при концентрации примесей в базе, не превышающей 1018 см-3. Напряжение лавинного пробоя больше 6 В. При снижении концентрации примеси напряжение лавинного пробоя возрастает. При концентрации примеси от 1018 до 1019 см-3 может возникнуть как лавинный, так и туннельный пробой. Часто эти два вида пробоя существуют одновременно. При этом напряжение пробоя лежит между 4 и 6 В.
При лавинном и туннельном пробое вольт-амперные характеристики идут почти вертикально. При этом при туннельном пробое на р-п-переходе устанавливается напряжение, обеспечивающее критическую напряженность поля, а при лавинном пробое устанавливается напряжение, обеспечивающее лавинное размножение носителей заряда. Ток при лавинном и туннельном пробое может достигать очень больших значений, что может привести к перегреву перехода и возникновению теплового пробоя. Чтобы этого не произошло, обратное напряжение на диод всегда подают через ограничительный резистор.
Тепловой пробой происходит в р-п-переходах с большими обратными токами. При этом рост тока при наступлении пробоя сопровождается снижением обратного напряжения, так как с ростом тока уменьшается сопротивление перехода из-за повышения температуры. Поэтому на вольт-амперной характеристике получается падающий участок. Тепловой пробой обычно сопровождается «шнурованием» тока в переходе, суть которого заключается в следующем. Вследствие дефектов кристаллической структуры либо статистических (случайных) флюктуации плотности обратного тока по ширине перехода в некоторой локальной области перехода температура может превысить среднюю по переходу, это приводит к локальному увеличению плотности тока и выделяемой мощности, что, свою очередь, еще больше повышает температуру в данной области, и т. д. В результате обратный ток стягивается в узкий шнур, и образуется локальный канал с высокой плотностью тока, что может привести к разрушению перехода.
У германиевых диодов при повышении обратного напряжения практически всегда создаются условия для возникновения теплового пробоя. У кремниевых диодов с очень высокой концентрацией примеси при повышении обратного напряжения даже при небольшом обратном напряжении наступает туннельный пробой. У кремниевых диодов с низкой концентрацией примеси условия для возникновения туннельного пробоя не возникают, поэтому при повышении обратного напряжения наступает лавинный пробой, который по мере роста обратного тока может перерасти в тепловой пробой. Однако при высокой температуре окружающей среды в кремниевых диодах при повышении обратного напряжения тепловой пробой может возникнуть раньше, чем лавинный пробой.