В электронике , то эффект Зенера (применяются прежде всего в соответствующем названии стабилитрона ) представляет собой тип электрического пробоя , обнаруженный Клэренс Melvin Зенер . Это происходит в p-n-диоде с обратным смещением, когда электрическое поле обеспечивает туннелирование электронов из валентной зоны в зону проводимости полупроводника , что приводит к появлению множества свободных неосновных носителей, которые внезапно увеличивают обратный ток . [1]
Механизм
Под высоким напряжением обратного смещения область обеднения pn-перехода расширяется, что приводит к возникновению сильного электрического поля на переходе. [2] Достаточно сильные электрические поля позволяют туннелировать электроны через обедненную область полупроводника , что приводит к появлению множества свободных носителей заряда . Эта внезапная генерация носителей быстро увеличивает обратный ток и приводит к большой наклонной проводимости стабилитрона .
Связь с эффектом лавины
Эффект Зинера отличается от лавинного пробоя . При лавинном пробое электроны неосновных носителей заряда в переходной области ускоряются электрическим полем до энергий, достаточных для освобождения электронно-дырочных пар посредством столкновений со связанными электронами. Зинер и лавинный эффект могут возникать одновременно или независимо друг от друга. Обычно пробои диодного перехода при напряжении ниже 5 вольт вызваны эффектом стабилитрона, тогда как пробои при напряжении более 5 вольт вызываются лавинным эффектом. [ необходима цитата ] Поломки, происходящие при напряжениях, близких к 5 В, обычно вызываются комбинацией этих двух эффектов. Установлено, что напряжение пробоя стабилитрона возникает при напряженности электрического поля около3 × 10 7 В / м . [1] Пробой Зенера происходит в сильно легированных переходах (полупроводник p-типа умеренно легированный и сильно легированный n-типом), что создает узкую обедненную область. [2] Лавинный пробой происходит в слаболегированных переходах, которые создают более широкую обедненную область. Повышение температуры в переходе увеличивает вклад эффекта Зинера в пробой и уменьшает вклад лавинного эффекта.
Рекомендации
- ^ a b «Характеристики пробоя PN перехода» . Схемы сегодня. 25 августа 2009 . Проверено 16 августа 2011 года .
- ^ a b "Зенера и лавинный пробой / диоды" , Школа инженерных и прикладных наук, Гарвардский университет