Der elektrische Zusammenbruch erfolgt aufgrund von Zener oder Avalanche.
Der PN-Übergang kann unter Vorwärts- und Rückwärts-Schmalbedingungen betrieben werden. Im umgekehrten engen Zustand erfolgt der Stromfluss aufgrund der Minderheitsladungen.
Der Avalanche Breakdown und der Zener Breakdown treten unter umgekehrt vorgespannten Bedingungen auf.
Key Take Away
- Ein Lawinendurchbruch tritt bei hohen Sperrvorspannungen auf, während ein Zener-Durchbruch bei niedrigen Sperrvorspannungen auftritt.
- Der Zener-Durchbruch beinhaltet Quantentunneln, während der Lawinendurchbruch aus der Vervielfachung von Ladungsträgern resultiert.
- Der Lawinendurchbruch erzeugt mehr Wärme als der Zener-Durchbruch, wodurch er für Anwendungen mit geringer Leistung weniger geeignet ist.
Lawinendurchbruch vs. Zenerdurchbruch
Der Lawinendurchbruch entsteht durch Kollisionen zwischen Elektronen und Atomen im Halbleitermaterial. Der Zener-Durchbruch erfolgt durch das Tunneln von Elektronen durch den Verarmungsbereich eines pn-Übergangs. Im Gegensatz zu Zener kommt es bei Hochspannungsgeräten zu einem Lawinendurchbruch.
Der Lawinendurchbruch erfolgt in der PN-Kreuzung. Sie treten in Sperrrichtung vorgespannten Bedingungen auf. Auch das elektrische Feld ist schwach. Es hat keine scharfe Graphenkurve. Die Spannung ist größer als 8 Volt.
Dieser Zusammenbruch funktioniert im umgekehrt vorgespannten Zustand. Bei diesem Zusammenbruch tritt der Tunneleffekt nicht auf. Bei diesem Ausfall wird der Stromanschluss zerstört.
Der Zener-Durchbruch findet in der Zener-Diode statt. Er tritt unter Sperrspannungsbedingungen auf. Das elektrische Feld ist entscheidend. Es weist eine scharfe Kurve auf. Die Spannung liegt zwischen 5 und 8.
Dieser Zusammenbruch funktioniert im umgekehrt vorgespannten Zustand. Bei diesem Zusammenbruch tritt der Tunneleffekt auf. Der Stromanschluss wird bei diesem Ausfall nicht zerstört.
Vergleichstabelle
| Vergleichsparameter | Lawinenausbruch | Zener Zusammenbruch |
|---|---|---|
| Definition | Dieser Durchbruch tritt im Pn-Übergang auf. | Dieser Durchbruch erfolgt in der Zenerdiode. |
| Arbeitet in | Dieser Zusammenbruch arbeitet in umgekehrt vorgespanntem Zustand. | Dieser Zusammenbruch arbeitet in umgekehrt vorgespanntem Zustand. |
| Stromspannung | Dieser Durchbruch hat eine höhere Spannung. Diese Aufschlüsselung hat mehr als 8. | Dieser Durchbruch hat eine niedrigere Spannung. Dieser Durchbruch hat Volt zwischen 5 und 8. |
| Region | Die Region ist dick. | Die Region ist dünn. |
| Stromanschluss | Der Stromanschluss wird bei diesem Ausfall nicht zerstört. | Das Feld ist für diese Aufteilung von entscheidender Bedeutung. |
| Elektrisches Feld | Das Feld ist für diesen Zusammenbruch schwach. | Das Feld ist stark für diese Aufschlüsselung. |
| Curve | Der Lawinendurchbruch hat keinen scharfen Kurvenverlauf. | Der Zener-Durchbruch hat eine scharfe Kurve. |
| Temperaturkoeffizient | Der Temperaturkoeffizient des Lawinendurchbruchs ist positiv. | Der Temperaturkoeffizient für den Zener-Durchbruch ist negativ. |
| Dotiert | Die Dioden in diesem Durchbruch sind nicht hoch dotiert. | Die Dioden im Zener-Durchbruch sind hochdotiert. |
Was ist Lawinendurchbruch?
Ein Lawinendurchbruch tritt in einer Pn-Übergangsdiode auf. Dieser Durchbruch tritt auf, wenn eine Hochspannung an die Diode angelegt wird. Dieser Zusammenbruch funktioniert im umgekehrt vorgespannten Zustand.
Für diesen Durchbruch ist das elektrische Feld schwach.
Das elektrische Feld wird mit der Formel Ea =Va/d berechnet, wobei Va die Sperrspannung und d die Schichtbreite ist. Die Dioden in diesem Durchbruch sind nicht hochdotiert.
Wenn die angelegte Spannung den Durchbruchsbereich erreicht, kollidieren die Ladungsträger mit den vorhandenen Atomen und es kommt zur Kollision der beiden freien Elektronen.
Diese beiden Elektronen kollidieren dann mit anderen, wodurch zwei weitere freie Elektronen entstehen. Dieser Prozess setzt sich dann fort, was zu einem drastischen Anstieg der Ladungsträger führt.
Dies macht einen Sprung zum umgekehrten Sättigungsstrom. Dieser Effekt wird Lawinendurchbruch genannt.
Dieser Durchschlagseffekt führt zu einer Stoßionisation. Dieser Zusammenbruch arbeitet in umgekehrt vorgespanntem Zustand. Bei diesem Ausfall wird die Stromverbindung zerstört.
Der Temperaturkoeffizient des Lawinendurchbruchs ist positiv.
Dieser Effekt oder Durchbruch tritt bei einer hohen Sperrspannung in einem elektrischen Feld auf. Bei diesem Ausfall wird die Stromverbindung zerstört. Diese Aufschlüsselung hat mehr als 8.
Was ist Zener-Aufschlüsselung?
Der Zener-Durchbruch erfolgt in einem elektrischen Feld mit der PN-Übergangsdiode. Dieser Zusammenbruch arbeitet in umgekehrt vorgespanntem Zustand. Daraus resultieren dann die freien Elektronen im elektrischen Feld.
Für diesen Zusammenbruch ist das elektrische Feld entscheidend.
Die Zener-Diode ist eine Art PN-Übergangsdiode, die in Sperrrichtung arbeitet. Die Dioden im Zenerdurchbruch sind hochdotiert.
Die Zener-Diode weist im Vergleich zum PN-Übergang eine höhere Anzahl unreiner Atome auf. Aus diesem Grund verfügt die Zenerdiode über viele freie Teilchen. Die freien Elektronen sind die Ladungsträger.
Dadurch werden viele freie Elektronen erzeugt, was zu einem umgekehrten Sättigungsstrom führt. Dieser Durchbruch hat Volt zwischen 5 und 8. Der Temperaturkoeffizient für den Zener-Durchbruch ist negativ.
Dieser Zusammenbruch wird Zenereffekt-Zusammenbruch genannt. Dabei wird das Feld stark, wodurch die Ladungsträger daran gehindert werden, zu beschleunigen oder sich von einem Ort zum anderen zu bewegen.
Der Stromanschluss wird bei diesem Ausfall nicht zerstört.
Hauptunterschiede zwischen Avalanche Breakdown und Zener Breakdown
- Der Zener-Durchbruch erfolgt bei einer niedrigeren Spannung als der Lawinendurchbruch.
- Die Zener-Durchbruchspannung liegt zwischen 5 und 8, während die Avalanche-Durchbruchspannung höher als 8 Volt ist.
- Der Temperaturkoeffizient des Lawinendurchbruchs ist positiv, während der Temperaturkoeffizient für den Zenerdurchbruch negativ ist.
- Die Dioden im Zener-Durchbruch sind hoch dotiert, während die im Avalanche-Durchbruch leicht dotiert sind.
- Der Lawinendurchbruch hat keine scharfe Kurve, während der Zener-Durchbruch eine scharfe Kurve hat.
- Die Spannung wird beim Zener-Durchbruch nicht beeinflusst, während die Spannung beim Lawinendurchbruch beeinflusst wird und variieren kann.
- https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.99.1234
- https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.102.369
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