Análise Avalanche vs Zener: Diferença e Comparação

Principais lições

1. A quebra de avalanche ocorre quando uma alta voltagem reversa faz com que os elétrons ganhem energia suficiente para criar pares elétron-buraco adicionais, levando a um aumento repentino na corrente.
2. A quebra do Zener ocorre em um nível de tensão mais baixo e envolve o tunelamento de elétrons em uma região de depleção estreita e altamente dopada.
3. Ambos os mecanismos de quebra podem ser usados ​​intencionalmente no projeto de diodos Zener, que regulam a tensão fornecendo uma tensão de referência estável.

O que é colapso de avalanche?

John Sealy Townsend descobriu o fenômeno da avalanche entre 1897 e 1901. Esse fenômeno também é conhecido como descarga de Townsend e envolve a produção de um fluxo de corrente através de um semicondutor quando um forte campo elétrico passa por ele. A produção repetida de elétrons livres como resultado desse processo causa danos extremos ao dispositivo semicondutor, mas, por sua vez, aumenta o fluxo de corrente.

Essa quebra é observada quando uma tensão reversa é aplicada ao diodo. Quando a tensão reversa aumenta, o campo elétrico também aumenta, levando a todo o processo. Este processo ocorre no diodo Zener com uma tensão de ruptura maior que 8 volts. Com o aumento da temperatura, a tensão de ruptura também aumenta. A quebra de avalanche ocorre nos diodos que são levemente dopados na junção pn.

A quebra da avalanche tem um coeficiente de temperatura positivo. O campo elétrico formado em torno da região de depleção é fraco. A quebra da avalanche não é um processo reversível. Isso acontece porque a junção pn está permanentemente danificada. Às vezes, pode ser revertido se um resistor em série for colocado no diodo.

O que é Zener Breakdown?

Repartição de Zener é nomeado após Clarence Melvin Zener, que o descobriu. Este fenômeno ocorre como resultado de altas concentrações de doping. Durante o processo, a polarização reversa é aplicada a um diodo altamente dopado e a junção diminui devido ao aumento da dopagem. Os elétrons se movem da banda de valência do material do tipo p para os materiais do tipo n. banda de condução.

O fenômeno da quebra de Zener ocorre em diodos Zener que têm uma tensão de quebra de Zener de 5 a 8 volts. O campo elétrico extremamente alto na estreita região de depleção causa a elétrons de valência para ser puxado para a condução. A continuação desse processo durante o fenômeno causa um aumento na temperatura, o que diminui a tensão de ruptura.

O coeficiente de temperatura da quebra do Zener é negativo. O fenômeno da quebra de Zener usa apenas semicondutores e não isoladores. Este fenômeno é reversível ao contrário do colapso da Avalanche. Isso é possível porque, na quebra do pn Zener, a junção pn não é danificada e pode ser devolvida ao seu local original quando a tensão de polarização reversa é reduzida.

Diferença entre quebra de avalanche e quebra de Zener

1. A quebra de avalanche ocorre quando um campo elétrico é aplicado a um material. Em contraste, a quebra do Zener ocorre quando uma junção pn com polarização reversa é exposta a um campo elétrico alto o suficiente.
2. A quebra de avalanche ocorre em voltagens mais baixas e níveis de corrente mais altos, enquanto a quebra de Zener precisa de uma voltagem mais alta para ocorrer, resultando em um nível de corrente mais baixo.
3. A quebra de avalanche pode fazer com que a tensão de ruptura diminua, enquanto a tensão de ruptura do Zener permanece relativamente constante.
4. A quebra de avalanche pode ocorrer em qualquer material, enquanto o Zener é específico para semicondutores.
5. A quebra do Avalanche é usada em aplicações como diodos de proteção e reguladores de tensão, enquanto a quebra do Zener tem suas aplicações como referências de tensão e reguladores de tensão.

Comparação entre o colapso da avalanche e o colapso do Zener

Parâmetros de comparação	Avaliação da avalanche	Divisão Zener
Mecanismo	Campo elétrico	Junção pn com polarização reversa
Voltagem	Baixo	Alta
Sensibilidade à Temperatura	Alta	Baixo
tipo de material	Qualquer	Semicondutores
Atual	Alta	Baixo

Referências

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

Última atualização: 30 de julho de 2023