齐纳二极管的作业原理

齐纳二极管的作业原理

在一般状况下，反向偏置的PN结中只要一个很小的电流。这个漏电流一向坚持一个常数，直到反向电压超越某个特定的值，超越这个值之后PN结忽然开端有大电流导通（图1.15）。这个忽然的含义严重的反导游通便是反向击穿，假如没有一些外在的办法来约束电流的话，它或许导致器材的损坏。反向击穿一般设置了固态器材的最大作业电压。但是，假如采纳恰当的预防办法来约束电流的话，反向击穿的结能作为一个十分安稳的参阅电压。

图1.15 PN结二极管的反向击穿。

    导致反向击穿的一个机制是avalanche mulTIplicaTIon。考虑一个反向偏置的PN结。耗尽区跟着偏置上升而加宽，但还不够快到阻挠电场的加强。强壮的电场加快了一些载流子以十分高的速度穿过耗尽区。当这些载流子碰撞到晶体中的原子时，他们碰击松的价电子且发生了额定的载流子。由于一个载流子能经过碰击来发生额定的成千上外的载流子就好像一个雪球能发生一场雪崩相同，所以这个进程叫avalanche mulTIplicaTIon。

    反向击穿的另一个机制是tunneling。Tunneling是一种量子机制进程，它能使粒子在不论有任何妨碍存在时都能移动一小段间隔。假如耗尽区满足薄，那么载流子就能靠tunneling跳动曩昔。Tunneling电流首要取决于耗尽区宽度和结上的电压差。Tunneling引起的反向击穿称为齐纳击穿。

    结的反向击穿电压取决于耗尽区的宽度。耗尽区越宽需求越高的击穿电压。就如从前评论的相同，掺杂的越轻，耗尽区越宽，击穿电压越高。当击穿电压低于5伏时，耗尽区太薄了，首要是齐纳击穿。当击穿电压高于5伏时，首要是雪崩击穿。规划出的首要作业于反导游通的状况的PN二极管依据占主导地位的作业机制别离称为齐纳二极管或雪崩二极管。齐纳二极管的击穿电压低于5伏，而雪崩二极管的击穿电压高于5伏。一般工程师们不论他们的作业原理都把他们称为齐纳管。因而首要靠雪崩击穿作业的7V齐纳管或许会使人疑惑不解。

    实践上，结的击穿电压不只和它的掺杂特性有关还和它的几许形状有关。以上评论剖析了一种由两种均匀掺杂的半导体区域在一个平面相交的平面结。虽然有些真实的结近似这种抱负状况，大多数结是曲折的。曲率加强了电场，下降了击穿电压。曲率半径越小，击穿电压越低。这个效应对薄结的击穿电压由很大的影响。大多数肖特基二极管在金属－硅交界面边际有一个很明显的断层。电场强化能极大的下降肖特基二极管的丈量击穿电压，除非有特别的办法能削弱Schottky barrier边际的电场。

    图1.16是以上所评论的全部的电路符号。PN结用一根直线代表阴极，而肖特基二极管和齐纳二极管则对阴极端做了一些润饰。在全部这些图例中，箭头的方向都表明了二极管正向偏置下的电流方向。在齐纳二极管中，这个箭头或许有些误导，由于齐纳管一般作业在反向偏置状况下。关于casual observer来说，这个符号出现时周围应该再刺进一句“方向反了”。

图1.16 PN结，肖特基，和齐纳二极管的电路图符号。有些电路图符号中箭头是空心的或半个箭头。