Основные выводы
- Лавинный пробой происходит, когда высокое обратное напряжение заставляет электроны набирать достаточную энергию для создания дополнительных электронно-дырочных пар, что приводит к внезапному скачку тока.
- Пробой Зенера происходит при более низком уровне напряжения и включает туннелирование электронов через узкую сильно легированную область обеднения.
- Оба механизма пробоя можно намеренно использовать при разработке стабилитронов, которые регулируют напряжение, обеспечивая стабильное опорное напряжение.
Что такое лавинный обвал?
Джон Сили Таунсенд открыл явление лавинного пробоя между 1897 и 1901 годами. Это явление также известно как разряд Таунсенда и связано с протеканием тока через полупроводник при пропускании через него сильного электрического поля. Повторяющееся образование свободных электронов в результате этого процесса наносит серьезный ущерб полупроводниковому устройству, но, в свою очередь, увеличивает протекающий ток.
Этот пробой наблюдается при подаче на диод обратного напряжения. Когда обратное напряжение увеличивается, электрическое поле также увеличивается, что приводит к всему процессу. Этот процесс происходит в стабилитроне при напряжении пробоя более 8 вольт. С повышением температуры увеличивается и напряжение пробоя. Лавинный пробой происходит в диодах, имеющих слаболегированный p-n переход.
Лавинный пробой имеет положительный температурный коэффициент. Электрическое поле, формирующееся вокруг обедненной области, слабое. Лавинный срыв не является обратимым процессом. Это происходит потому, что p-n-переход постоянно поврежден. Иногда это можно изменить, если в диод установить последовательный резистор.
Что такое пробой Зенера?
Пробой Зенера назван в честь Кларенса Мелвина Зенера, который его открыл. Это явление происходит в результате высоких концентраций легирования. В ходе этого процесса к сильнолегированному диоду прикладывается обратное смещение, и переход сужается из-за увеличения легирования. Электроны перемещаются из валентной зоны материала p-типа в зону проводимости материалов n-типа.
Явление стабилитронного пробоя имеет место в стабилитронах, напряжение пробоя которых составляет от 5 до 8 вольт. Чрезвычайно сильное электрическое поле в узкой области обеднения заставляет валентные электроны втягиваться в проводимость. Продолжение этого процесса во время явления вызывает повышение температуры, что снижает напряжение пробоя.
Температурный коэффициент зенеровского пробоя отрицательный. Явление зенеровского пробоя использует только полупроводники, а не изоляторы. Это явление обратимо, в отличие от лавинного срыва. Это возможно потому, что при пробое p-n-Зинера p-n-переход не повреждается и может вернуться на прежнее место при снижении напряжения обратного смещения.
Разница между лавинным пробоем и пробоем Зенера
- Лавинный пробой происходит при воздействии на материал электрического поля. Напротив, пробой Зинера происходит, когда p-n-переход с обратным смещением подвергается воздействию достаточно сильного электрического поля.
- Лавинный пробой происходит при более низких напряжениях и более высоких уровнях тока, тогда как для зенеровского пробоя требуется более высокое напряжение, что приводит к более низкому уровню тока.
- Лавинный пробой может привести к снижению напряжения пробоя, в то время как напряжение пробоя Зенера остается относительно постоянным.
- Лавинный пробой может произойти в любом материале, тогда как Зенер характерен для полупроводников.
- Лавинный пробой используется в таких приложениях, как защитные диоды и регуляторы напряжения, тогда как стабилитронный пробой имеет свои применения, например, в источниках опорного напряжения и регуляторах напряжения.
Сравнение лавинного пробоя и стабилитрона
Параметры сравнения | Лавина | Пробой Зенера |
---|---|---|
Механизм | Электрическое поле | pn-переход с обратным смещением |
напряжение | Низкий | Высокий |
Чувствительность к температуре | Высокий | Низкий |
Тип материала | Любые | Полупроводниковые приборы |
Текущий | Высокий | Низкий |