الانهيار الجليدي مقابل انهيار زينر: الفرق والمقارنة

الوجبات السريعة الرئيسية

1. يحدث الانهيار الجليدي عندما يتسبب الجهد العكسي العالي في اكتساب الإلكترونات طاقة كافية لإنشاء أزواج ثقوب إلكترونية إضافية ، مما يؤدي إلى ارتفاع مفاجئ في التيار.
2. يحدث انهيار زينر عند مستوى جهد منخفض وينطوي على نفق الإلكترونات عبر منطقة نضوب ضيقة للغاية.
3. يمكن استخدام آليتي الانهيار عن قصد في تصميم ثنائيات زينر ، والتي تنظم الجهد من خلال توفير جهد مرجعي ثابت.

ما هو انهيار الانهيار الجليدي؟

اكتشف جون سيلي تاونسند ظاهرة انهيار الانهيار الجليدي بين عامي 1897 و 1901. تُعرف هذه الظاهرة أيضًا باسم تفريغ تاونسند وتنطوي على إنتاج تيار من خلال أشباه الموصلات عند مرور مجال كهربائي قوي من خلاله. يتسبب الإنتاج المتكرر للإلكترونات الحرة نتيجة لهذه العملية في حدوث أضرار بالغة بجهاز أشباه الموصلات ، ولكنه يؤدي بدوره إلى زيادة تدفق التيار.

يتم ملاحظة هذا الانهيار عند تطبيق جهد عكسي على الصمام الثنائي. عندما يزداد الجهد العكسي ، يزداد المجال الكهربائي أيضًا ، مما يؤدي إلى العملية برمتها. تحدث هذه العملية في الصمام الثنائي Zener بجهد انهيار أكبر من 8 فولت. مع زيادة درجة الحرارة ، يزداد جهد الانهيار أيضًا. يحدث انهيار الانهيار الجليدي في الثنائيات التي تكون مفترقًا طفيفًا pn.

انهيار الانهيار الجليدي له معامل درجة حرارة إيجابي. المجال الكهربائي المتكون حول منطقة النضوب ضعيف. انهيار الانهيار الجليدي ليس عملية قابلة للعكس. يحدث هذا بسبب تلف مفرق pn بشكل دائم. في بعض الأحيان ، يمكن عكسها إذا تم وضع المقاوم المتسلسل في الصمام الثنائي.

ما هو Zener Breakdown؟

انهيار زينر سمي على اسم كلارنس ملفين زينر ، الذي اكتشفه. تحدث هذه الظاهرة نتيجة لتركيزات المنشطات العالية. أثناء العملية ، يتم تطبيق التحيز العكسي على الصمام الثنائي المشبع بشدة ، ويضيق التقاطع بسبب زيادة المنشطات. تنتقل الإلكترونات من نطاق التكافؤ للمواد من النوع p إلى المواد من النوع n ' نطاق التوصيل.

تحدث ظاهرة انهيار Zener في ثنائيات Zener التي لها جهد انهيار Zener من 5 إلى 8 فولت. يتسبب المجال الكهربائي المرتفع للغاية في منطقة الاستنفاد الضيقة في حدوث إلكترونات التكافؤ ليتم سحبها إلى التوصيل. يؤدي استمرار هذه العملية أثناء الظاهرة إلى زيادة درجة الحرارة ، مما يقلل من جهد الانهيار.

معامل درجة حرارة انهيار زينر سالب. ظاهرة انهيار زينر تستخدم فقط أشباه الموصلات وليس العوازل. هذه الظاهرة قابلة للعكس على عكس انهيار الانهيار الجليدي. هذا ممكن لأنه ، في انهيار pn Zener ، لا يتضرر تقاطع pn ويمكن إعادته إلى مكانه الأصلي عندما يتم تقليل جهد التحيز العكسي.

الفرق بين انهيار الانهيار وانهيار زينر

1. يحدث انهيار الانهيار الجليدي عندما يتم تطبيق مجال كهربائي على مادة ما. في المقابل ، يحدث انهيار Zener عندما يتعرض تقاطع pn المنحاز إلى مجال كهربائي مرتفع بدرجة كافية.
2. يحدث انهيار الانهيار الجليدي عند الفولتية المنخفضة والمستويات الحالية الأعلى ، بينما يحتاج انهيار Zener إلى جهد أعلى لحدوثه ، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى التيار.
3. يمكن أن يتسبب انهيار الانهيار الجليدي في انخفاض جهد الانهيار ، بينما يظل جهد انهيار Zener ثابتًا نسبيًا.
4. يمكن أن يحدث انهيار الانهيار الجليدي في أي مادة ، في حين أن Zener خاص بأشباه الموصلات.
5. يتم استخدام انهيار الانهيار الجليدي في تطبيقات مثل صمامات الحماية ومنظمات الجهد، في حين أن انهيار زينر له تطبيقاته مثل مراجع الجهد ومنظمات الجهد.

مقارنة بين انهيار الانهيار الجليدي وانهيار زينر

معلمات المقارنة	انهيار الانهيار الجليدي	انهيار زينر
تقنية	الحقل الكهربائي	تقاطع عكسي منحاز
الجهد االكهربى	منخفض	مرتفع
حساسية درجة الحرارة	مرتفع	منخفض
نوع المادة	اي	أشباه الموصلات
حالياًّ	مرتفع	منخفض

مراجع حسابات

1. https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.94.877
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5447652/

آخر تحديث: 30 يوليو 2023