Обратное включение p-n-перехода осуществляется подачей внешнего напряжения Uобр положительным потенциалом к области n, отрицательным - к области р (рис.2.3.).
Внутреннее и внешнее электрические поля направлены в одну сторону, поэтому потенциальный барьер возрастает на величину Uобр. При этом увеличивается объемный заряд в p-n-переходе, и ширина p-n-перехода возрастает до значения d1:
(2.7)
Возросший потенциальный барьер затрудняет движение основных носителей через p-n-переход, поэтому уменьшается создаваемый этими носителями диффузионный ток. Т.к. дрейфовая составляющая тока, обусловленная неосновными носителями заряда, зависит только от температуры, то ее можно считать неизменной. Через диод будет протекать ток в обратном направлении:
Jобр = Jдр - Jдиф. (2.8)
При небольших обратных напряжениях наблюдается увеличение обратного тока за счет уменьшения диффузионной составляющей; при некотором обратном напряжении, когда диффзионная составляющая тока уменьшится до нуля, обратный ток останется постоянным (рис.2.4). Т.о. обратный ток через переход определяется величиной и направлением дрейфовой составляющей тока, и его величина зависит от вероятности появления неосновных носителей заряда на границе перехода. А т.к. эта вероятность определяется температурой, то обратный ток назвали тепловым током Iт.
Вторая составляющая тока через p-n-переход - это ток термогенерации Iтг, вызванный тепловой генерацией пар электрон-дырка в самом переходе (т.е. появлением основных носителей заряда). Наряду с процессом генерации происходит процесс регенерации, который обусловлен теми основными носителями областей pи n, которые, обладая достаточной энергией, попадают в область p-n-перехода и частично ре комбинируют с образовавшимися там зарядами. В равновесном состоянии (при отсутствии внешнего напряжения) токи термогенерации и рекомбинации компенсируют друг друга. При наличии обратного напряжения тормозящее поле p-n-перехода уменьшает ток рекомбинации, и ток термогенерации начинает над ним преобладать.
Третья составляющая тока через p-n-переход - ток поверхностной утечки, который линейно зависит от величины обратного напряжения и создается различными загрязнениями на внешней поверхности p-n-структуры:
. (2.9)
Т.о. обратный ток p-n-перехода состоит из трех составляющих:
1. тепловой ток, обусловленный неосновными носителями заряда;
2. ток термогенерации, обусловленный основными носителями;
3. ток поверхностной утечки, обусловленный выходом p-n-перехода на поверхность.
Вольт-амперная характеристика обратного включения p-n-перехода представлена на рис.2.5.
