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 стабилитрона назван в честь Кларенса Мелвина Зинера, открывшего его. Это явление имеет место в результате высоких концентраций легирования. Во время процесса к высоколегированному диоду прикладывается обратное смещение, и переход сужается из-за повышенного легирования. Электроны перемещаются из валентной зоны материала p-типа в материалы n-типа. зона проводимости.
Явление пробоя Зенера имеет место в диодах Зенера, которые имеют напряжение пробоя Зенера от 5 до 8 вольт. Чрезвычайно сильное электрическое поле в узкой области обеднения вызывает валентные электроны быть втянутым 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 | High |
| Чувствительность к температуре | High | Низкий |
| Тип материала | Любые | Полупроводниковые приборы |
| Текущий | High | Низкий |
- https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.94.877
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5447652/
Последнее обновление: 30 июля 2023 г.
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
