Faits marquants
- Une panne d'avalanche se produit lorsqu'une tension inverse élevée amène les électrons à gagner suffisamment d'énergie pour créer des paires électron-trou supplémentaires, entraînant une augmentation soudaine du courant.
- Le claquage de Zener se produit à un niveau de tension inférieur et implique un effet tunnel d'électrons à travers une région d'appauvrissement étroite et fortement dopée.
- Les deux mécanismes de claquage peuvent être intentionnellement utilisés dans la conception de diodes Zener, qui régulent la tension en fournissant une tension de référence stable.
Qu'est-ce qu'une panne d'avalanche ?
John Sealy Townsend a découvert le phénomène de panne d'avalanche entre 1897 et 1901. Ce phénomène est également connu sous le nom de décharge de Townsend et implique la production d'un flux de courant à travers un semi-conducteur lorsqu'un fort champ électrique le traverse. La production répétée d'électrons libres à la suite de ce processus provoque des dommages extrêmes au dispositif à semi-conducteur mais, à son tour, augmente le flux de courant.
Ce claquage est observé lorsqu'une tension inverse est appliquée à la diode. Lorsque la tension inverse augmente, le champ électrique augmente également, entraînant l'ensemble du processus. Ce processus se produit dans la diode Zener avec une tension de claquage supérieure à 8 volts. Avec l'augmentation de la température, la tension de claquage augmente également. Le claquage par avalanche se produit dans les diodes qui sont légèrement dopées en jonction pn.
La décomposition par avalanche a un coefficient de température positif. Le champ électrique formé autour de la région d'appauvrissement est faible. La rupture d'avalanche n'est pas un processus réversible. Cela se produit parce que la jonction pn est définitivement endommagée. Parfois, cela peut être inversé si une résistance série est placée dans la diode.
Qu'est-ce que Zener Breakdown ?
Panne de Zener porte le nom de Clarence Melvin Zener, qui l'a découvert. Ce phénomène se produit à la suite de fortes concentrations de dopage. Au cours du processus, une polarisation inverse est appliquée à une diode hautement dopée et la jonction se rétrécit en raison d'un dopage accru. Les électrons se déplacent de la bande de valence du matériau de type p vers les matériaux de type n' bande de conduction.
Le phénomène de claquage Zener se produit dans les diodes Zener qui ont une tension de claquage Zener de 5 à 8 volts. Le champ électrique extrêmement élevé dans la région étroite d'appauvrissement provoque la électrons de valence être mis en conduction. La poursuite de ce processus pendant le phénomène provoque une augmentation de la température, ce qui diminue la tension de claquage.
Le coefficient de température de décomposition de Zener est négatif. Le phénomène de claquage de Zener n'utilise que des semi-conducteurs et non des isolants. Ce phénomène est réversible contrairement à la rupture par avalanche. C'est possible car, dans le claquage pn Zener, la jonction pn n'est pas endommagée et peut être remise à sa place d'origine lorsque la tension de polarisation inverse est réduite.
Différence entre la panne d'avalanche et la panne de Zener
- Le claquage par avalanche se produit lorsqu'un champ électrique est appliqué à un matériau. En revanche, la panne de Zener se produit lorsqu'une jonction pn polarisée en inverse est exposée à un champ électrique suffisamment élevé.
- Le claquage par avalanche se produit à des tensions plus basses et à des niveaux de courant plus élevés, tandis que le claquage de Zener nécessite une tension plus élevée pour se produire, ce qui entraîne un niveau de courant plus faible.
- Le claquage par avalanche peut entraîner une diminution de la tension de claquage, tandis que la tension de claquage de Zener reste relativement constante.
- La rupture par avalanche peut se produire dans n'importe quel matériau, alors que Zener est spécifique aux semi-conducteurs.
- Le claquage par avalanche est utilisé dans des applications telles que les diodes de protection et les régulateurs de tension, tandis que le claquage Zener a ses applications telles que les références de tension et les régulateurs de tension.
Comparaison entre la panne d'avalanche et la panne de Zener
| Paramètres de comparaison | Répartition des avalanches | Répartition de Zener |
|---|---|---|
| Mécanisme | Champ électrique | Jonction pn polarisée en inverse |
| Tension | Faible | Haute |
| Sensibilité à la température | Haute | Faible |
| Type d'ouvrage | Toutes | Semi-conducteurs |
| Courant | Haute | Faible |
- https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.94.877
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5447652/
Dernière mise à jour : 30 juillet 2023
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Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
