Desglose de Avalanche vs Zener: diferencia y comparación

Puntos clave

1. La ruptura por avalancha ocurre cuando un alto voltaje inverso hace que los electrones ganen suficiente energía para crear pares adicionales de electrones y agujeros, lo que lleva a un aumento repentino de la corriente.
2. La ruptura de Zener ocurre a un nivel de voltaje más bajo e implica hacer un túnel de electrones a través de una región de agotamiento estrecha y altamente dopada.
3. Ambos mecanismos de ruptura se pueden usar intencionalmente en el diseño de diodos Zener, que regulan el voltaje proporcionando un voltaje de referencia estable.

¿Qué es Avalanche Breakdown?

John Sealy Townsend descubrió el fenómeno de la ruptura de avalancha entre 1897 y 1901. Este fenómeno también se conoce como descarga de Townsend e implica la producción de un flujo de corriente a través de un semiconductor cuando lo atraviesa un fuerte campo eléctrico. La producción repetida de electrones libres como resultado de este proceso provoca un daño extremo al dispositivo semiconductor pero, a su vez, aumenta el flujo de corriente.

Esta ruptura se observa cuando se aplica un voltaje inverso al diodo. Cuando aumenta el voltaje inverso, también aumenta el campo eléctrico, lo que conduce a todo el proceso. Este proceso ocurre en el diodo Zener con un voltaje de ruptura superior a 8 voltios. Con el aumento de la temperatura, el voltaje de ruptura también aumenta. La ruptura por avalancha se produce en los diodos que están ligeramente dopados en la unión pn.

La ruptura de la avalancha tiene un coeficiente de temperatura positivo. El campo eléctrico formado alrededor de la región de agotamiento es débil. La avería de la avalancha no es un proceso reversible. Esto sucede porque la unión pn está permanentemente dañada. A veces, se puede revertir si se coloca una resistencia en serie en el diodo.

¿Qué es el desglose de Zener?

Desglose de Zener lleva el nombre de Clarence Melvin Zener, quien lo descubrió. Este fenómeno se produce como consecuencia de las altas concentraciones de dopaje. Durante el proceso, se aplica polarización inversa a un diodo altamente dopado y la unión se estrecha debido al aumento del dopaje. Los electrones se mueven de la banda de valencia del material de tipo p a los materiales de tipo n. banda de conducción.

El fenómeno de ruptura Zener tiene lugar en los diodos Zener que tienen un voltaje de ruptura Zener de 5 a 8 voltios. El campo eléctrico extremadamente alto en la estrecha región de empobrecimiento hace que la electrones de valencia ser arrastrado a la conducción. La continuación de este proceso durante el fenómeno provoca un aumento de la temperatura, lo que disminuye la tensión de ruptura.

El coeficiente de temperatura de descomposición de Zener es negativo. El fenómeno de la ruptura de Zener utiliza solo semiconductores y no aislantes. Este fenómeno es reversible a diferencia del colapso de Avalanche. Es posible porque, en la ruptura pn Zener, la unión pn no está dañada y puede volver a su lugar original cuando se reduce el voltaje de polarización inversa.

Diferencia entre el desglose de avalancha y el desglose de Zener

1. La ruptura por avalancha ocurre cuando se aplica un campo eléctrico a un material. Por el contrario, la ruptura de Zener ocurre cuando una unión pn con polarización inversa se expone a un campo eléctrico lo suficientemente alto.
2. La ruptura de avalancha ocurre a voltajes más bajos y niveles de corriente más altos, mientras que la ruptura de Zener necesita que ocurra un voltaje más alto, lo que resulta en un nivel de corriente más bajo.
3. La ruptura por avalancha puede hacer que el voltaje de ruptura disminuya, mientras que el voltaje de ruptura de Zener permanece relativamente constante.
4. La ruptura por avalancha puede ocurrir en cualquier material, mientras que Zener es específico de los semiconductores.
5. La ruptura por avalancha se utiliza en aplicaciones como diodos de protección y reguladores de voltaje, mientras que la ruptura Zener tiene aplicaciones como referencias de voltaje y reguladores de voltaje.

Comparación entre Avalanche Breakdown y Zener Breakdown

Parámetros de comparación	Desglose por avalancha	Desglose Zener
Mecanismo	Campo eléctrico	Unión pn con polarización inversa
Tensión	Baja	Alta
Sensibilidad a la temperatura	Alta	Baja
Tipo De Material	Alquiler y venta	Semiconductores
Current	Alta	Baja

Referencias

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

Última actualización: 30 julio, 2023