Зависимость коэффициента М от напряжения Vg. Умножение в коллекторном переходе

Другой физический механизм, приводящий к накоплению объемных зарядов в базах тиристора, связан с лавинным умножением в коллекторном переходе. При больших значениях обратного напряжения на p-n переходе величина электрического поля Е в области пространственного заряда может приблизиться к значению, соответствующему напряжению лавинного пробоя. В этом случае на длине свободного пробега ламбда электрон или дырка набирают энергию q*ламбда*E, большую, чем ширина запрещенной зоны полупроводника q*ламбда*E > Еg, и вызывают генерацию новой электронно дырочной пары. Это явление аналогично лавинному пробою в стабилитронах.
Если М - коэффициент ударной ионизации, определяемый как количество носителей, рожденных при лавинном умножении одной частицей, то М описывается эмпирической формулой:

(6)

где Uм - напряжение лавинного пробоя, а значения коэффициента n для Ge, Si равно 3.
Таким образом, умножение в коллекторе может служить причиной накопления объемных зарядов в базах тиристора. С формальной точки зрения, умножение в коллекторе эквивалентно росту коэффициента передачи и величине коллекторного тока.
Таким образом, возвращаясь к вольт-амперной характеристике тиристора, приведенной на рисунке 4, можно отметить следующие особенности различных участков ВАХ в области прямых смещений. В состоянии "закрыто", по мере роста напряжения на участке 1-2, в последнем растут коэффициенты передачи эмиттерного тока а или коэффициент умножения M в коллекторном переходе. В точке переключения 2 выполняется условие M (а1 + а2) = 1, и начинается процесс накопления объемных зарядов в базах тиристора. Участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением 2-3, не наблюдаемый на статических ВАХ, как раз связан с формированием этого объемного заряда в базаах тиристора. Время накопления заряда и есть время переключения тиристора из состояния "закрыто" в состояние "открыто". Участок 3-4 характеризует открытое состояние тиристора. На этом участке все три p-n перехода смещены в прямом направлении и сопротивление тиристора мало и составляет десятки Ом.