Эффект Зенера
В электронике эффект Зенера (наиболее часто используемый в диоде Зенера , получившем соответствующее название ) — это тип электрического пробоя , открытый Кларенсом Мелвином Зинером . Это происходит в обратносмещенном pn-диоде, когда электрическое поле обеспечивает туннелирование электронов из валентной зоны в зону проводимости полупроводника , что приводит к появлению многочисленных свободных неосновных носителей , которые внезапно увеличивают обратный ток . [1]
Механизм
[ редактировать ]Под высоким напряжением обратного смещения область обеднения pn-перехода расширяется, что приводит к образованию высоконапряженного электрического поля на переходе. [2] Достаточно сильные электрические поля позволяют электронам туннелировать через обедненную область полупроводника , что приводит к появлению многочисленных свободных носителей заряда . Эта внезапная генерация носителей быстро увеличивает обратный ток и приводит к высокой крутизне проводимости стабилитрона .
Связь с лавинным эффектом
[ редактировать ]Эффект Зенера отличается от лавинного разрушения . Лавинный пробой включает в себя ускорение неосновных электронов- носителей в переходной области электрическим полем до энергий, достаточных для освобождения электронно-дырочных пар посредством столкновений со связанными электронами. Эффект Зенера и лавинный эффект могут возникать одновременно или независимо друг от друга. Обычно пробой диодного перехода при напряжении ниже 5 В вызван эффектом Зенера, тогда как пробой при напряжении выше 5 В вызван лавинным эффектом. [3] Пробои, возникающие при напряжениях, близких к 5В, обычно вызваны той или иной комбинацией этих двух эффектов. Обнаружено, что пробой Зенера происходит при напряженности электрического поля около 3 × 10 7 V/m . [1] Пробой Зенера происходит в сильно легированных переходах (полупроводник p-типа умеренно легированный и сильно легированный n-типа), что создает узкую область обеднения. [2] Лавинный пробой происходит в слаболегированных переходах, которые создают более широкую область обеднения. Увеличение температуры в переходе увеличивает вклад эффекта Зинера в пробой и уменьшает вклад лавинного эффекта.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Характеристики пробоя PN перехода» . Схемы сегодня. 25 августа 2009 года . Проверено 16 августа 2011 г.
- ^ Jump up to: а б «Стабилитрон и лавинный пробой/диоды» , Школа инженерии и прикладных наук Гарвардского университета.
- ^ Ярмарка, РБ; Уивелл, HW (май 1976 г.). «Зинеровский и лавинный пробой в As-имплантированных низковольтных Si np-переходах» . Транзакции IEEE на электронных устройствах . 23 (5): 512–518. дои : 10.1109/T-ED.1976.18438 . ISSN 1557-9646 . S2CID 12322965 .