Βασικές τακτικές
- Η διάσπαση της χιονοστιβάδας συμβαίνει όταν μια υψηλή αντίστροφη τάση αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να αποκτήσουν αρκετή ενέργεια για να δημιουργήσουν πρόσθετα ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, οδηγώντας σε μια ξαφνική αύξηση του ρεύματος.
- Η διάσπαση του Zener συμβαίνει σε χαμηλότερο επίπεδο τάσης και περιλαμβάνει τη διοχέτευση ηλεκτρονίων σε μια στενή περιοχή εξάντλησης με υψηλή πρόσμειξη.
- Και οι δύο μηχανισμοί διάσπασης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σκόπιμα στο σχεδιασμό διόδων Zener, οι οποίες ρυθμίζουν την τάση παρέχοντας μια σταθερή τάση αναφοράς.
Τι είναι το Avalanche Breakdown;
Ο John Sealy Townsend ανακάλυψε το φαινόμενο της κατάρρευσης της χιονοστιβάδας μεταξύ 1897 και 1901. Αυτό το φαινόμενο είναι επίσης γνωστό ως εκκένωση Townsend και περιλαμβάνει την παραγωγή ροής ρεύματος μέσω ενός ημιαγωγού όταν ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο διέρχεται από αυτόν. Η επαναλαμβανόμενη παραγωγή ελεύθερων ηλεκτρονίων ως αποτέλεσμα αυτής της διαδικασίας προκαλεί ακραία ζημιά στη συσκευή ημιαγωγών αλλά, με τη σειρά της, αυξάνει τη ροή του ρεύματος.
Αυτή η διάσπαση παρατηρείται όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στη δίοδο. Όταν αυξάνεται η αντίστροφη τάση, αυξάνεται και το ηλεκτρικό πεδίο, οδηγώντας σε όλη τη διαδικασία. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει στη δίοδο Zener με τάση διάσπασης μεγαλύτερη από 8 βολτ. Με την αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνεται και η τάση διάσπασης. Η διάσπαση της χιονοστιβάδας συμβαίνει στις διόδους που είναι ελαφρώς ντοπαρισμένες σε διασταύρωση pn.
Η διάσπαση της χιονοστιβάδας έχει θετικό συντελεστή θερμοκρασίας. Το ηλεκτρικό πεδίο που σχηματίζεται γύρω από την περιοχή εξάντλησης είναι ασθενές. Η κατάρρευση της χιονοστιβάδας δεν είναι μια αναστρέψιμη διαδικασία. Αυτό συμβαίνει επειδή η διασταύρωση pn είναι μόνιμα κατεστραμμένη. Μερικές φορές, μπορεί να αντιστραφεί εάν τοποθετηθεί μια αντίσταση σειράς στη δίοδο.
Τι είναι το Zener Breakdown;
Βλάβη Zener πήρε το όνομά του από τον Clarence Melvin Zener, ο οποίος το ανακάλυψε. Αυτό το φαινόμενο λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα υψηλών συγκεντρώσεων ντόπινγκ. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, η αντίστροφη πόλωση εφαρμόζεται σε μια δίοδο υψηλής πρόσμιξης και η διασταύρωση στενεύει λόγω αυξημένου ντόπινγκ. Τα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τη ζώνη σθένους του υλικού τύπου p στα υλικά τύπου n. ζώνη αγωγιμότητας.
Το φαινόμενο της διάσπασης Zener λαμβάνει χώρα σε διόδους Zener που έχουν τάση διάσπασης Zener από 5 έως 8 βολτ. Το εξαιρετικά υψηλό ηλεκτρικό πεδίο στη στενή περιοχή εξάντλησης προκαλεί το ηλεκτρόνια σθένους να τραβηχτεί σε αγωγιμότητα. Η συνέχιση αυτής της διαδικασίας κατά τη διάρκεια του φαινομένου προκαλεί αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία μειώνει την τάση διάσπασης.
Ο συντελεστής θερμοκρασίας της διάσπασης Zener είναι αρνητικός. Το φαινόμενο της διάσπασης Zener χρησιμοποιεί μόνο ημιαγωγούς και όχι μονωτές. Αυτό το φαινόμενο είναι αναστρέψιμο σε αντίθεση με την κατάρρευση της χιονοστιβάδας. Είναι πιθανό επειδή, στη βλάβη pn Zener, η διασταύρωση pn δεν έχει καταστραφεί και μπορεί να επιστρέψει στην αρχική της θέση όταν μειωθεί η τάση αντίστροφης πόλωσης.
Διαφορά μεταξύ Καταστροφής Χιονοστιβάδας και Ανάλυσης Zener
- Η κατάρρευση της χιονοστιβάδας συμβαίνει όταν ένα ηλεκτρικό πεδίο εφαρμόζεται σε ένα υλικό. Αντίθετα, η κατάρρευση Zener συμβαίνει όταν μια σύνδεση pn με αντίστροφη πόλωση εκτίθεται σε ένα αρκετά υψηλό ηλεκτρικό πεδίο.
- Η διάσπαση της χιονοστιβάδας συμβαίνει σε χαμηλότερες τάσεις και υψηλότερα επίπεδα ρεύματος, ενώ η βλάβη Zener χρειάζεται υψηλότερη τάση για να συμβεί, με αποτέλεσμα χαμηλότερο επίπεδο ρεύματος.
- Η διάσπαση χιονοστιβάδας μπορεί να προκαλέσει μείωση της τάσης διάσπασης, ενώ η τάση διάσπασης Zener παραμένει σχετικά σταθερή.
- Η διάσπαση της χιονοστιβάδας μπορεί να συμβεί σε οποιοδήποτε υλικό, ενώ το Zener είναι ειδικό για τους ημιαγωγούς.
- Η διάσπαση χιονοστιβάδας χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπως οι προστατευτικές δίοδοι και οι ρυθμιστές τάσης, ενώ η βλάβη Zener έχει τις εφαρμογές της, όπως αναφορές τάσης και ρυθμιστές τάσης.
Σύγκριση Ανάλυσης Χιονοστιβάδας και Ανάλυσης Zener
| Παράμετροι σύγκρισης | Καταστροφή χιονοστιβάδας | Ανάλυση Zener |
|---|---|---|
| Μηχανισμός | Ηλεκτρικό πεδίο | Αντίστροφη διασταύρωση pn |
| Τάση | Χαμηλός | Ψηλά |
| Ευαισθησία θερμοκρασίας | Ψηλά | Χαμηλός |
| Τύπος υλικού | Κάθε | Ημιαγωγοί |
| Ρεύμα | Ψηλά | Χαμηλός |
- https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.94.877
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5447652/
Τελευταία ενημέρωση: 30 Ιουλίου, 2023
Έχω καταβάλει τόση προσπάθεια γράφοντας αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου για να σας προσφέρω αξία. Θα είναι πολύ χρήσιμο για μένα, αν σκέφτεστε να το μοιραστείτε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης ή με τους φίλους/την οικογένειά σας. Η ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ ΕΙΝΑΙ ♥️
Ο Piyush Yadav έχει περάσει τα τελευταία 25 χρόνια δουλεύοντας ως φυσικός στην τοπική κοινότητα. Είναι ένας φυσικός που θέλει να κάνει την επιστήμη πιο προσιτή στους αναγνώστες μας. Είναι κάτοχος πτυχίου Φυσικών Επιστημών και Μεταπτυχιακού Διπλώματος στην Επιστήμη του Περιβάλλοντος. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για αυτόν στο δικό του βιο σελίδα.
