首先我們需要了解什么是雪崩擊穿?什么是齊納擊穿?
1.雪崩擊穿
隨著反向電壓的提高,空間電荷區(qū)內(nèi)電場(chǎng)增強(qiáng),通過(guò)勢(shì)壘區(qū)的載流子獲得的能量也隨之增加。當(dāng)反向電壓接近擊穿電壓UB時(shí),這些有較高能量的載流子與空間電荷區(qū)內(nèi)的中性原子相遇發(fā)生碰撞電離,產(chǎn)生新的電子一空穴對(duì)。這些新產(chǎn)生的電子和空穴又會(huì)在電場(chǎng)的作用下,重新獲得能量,碰撞其它的中性原子使之電離,再產(chǎn)生更多的電子一空穴對(duì)。這種連鎖反應(yīng)繼續(xù)下去,使空間電荷區(qū)內(nèi)的載流子數(shù)量劇增,就像雪崩一樣,使反向電流急劇增大,產(chǎn)生擊穿。所以把這種擊穿稱為雪崩擊穿。
雪崩擊穿一般發(fā)生在摻雜濃度較低、外加電壓又較高的PN結(jié)中。這是因?yàn)閾诫s濃度較低的PN結(jié),空間電荷區(qū)寬度較寬,發(fā)生碰撞電離的機(jī)會(huì)較多。
2.齊納擊穿
當(dāng)反向電壓增大到一定值時(shí),勢(shì)壘區(qū)內(nèi)就能建立起很強(qiáng)的電場(chǎng),它能夠直接將束縛在共價(jià)鍵中的價(jià)電子拉出來(lái),使勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生大量的電子一空穴對(duì),形成較大的反向電流,產(chǎn)生擊穿。
把這種在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,使勢(shì)壘區(qū)中原子直接激發(fā)的擊穿現(xiàn)象稱為齊納擊穿。
齊納擊穿一般發(fā)生在摻雜濃度較高的PN結(jié)中。這是因?yàn)閾诫s濃度較高的PN結(jié),空間電荷區(qū)的電荷密度很大,寬度較窄,只要加不大的反向電壓,就能建立起很強(qiáng)的電場(chǎng),發(fā)生齊納擊穿。
3.兩者的區(qū)別:
PN結(jié)反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿,一般兩種擊穿同時(shí)存在,但在電壓低于5-6V時(shí)的擊穿以齊納擊穿為主,而電壓高于5-6V時(shí)的擊穿以雪崩擊穿為主。
兩者的區(qū)別對(duì)于穩(wěn)壓管來(lái)說(shuō),主要是:
電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管,齊納擊穿為主,穩(wěn)壓值的溫度系數(shù)為負(fù)。電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管,雪崩擊穿為主,穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)為正。電壓在5-6V之間的穩(wěn)壓管,兩種擊穿程度相近,溫度系數(shù)最好,這就是為什么許多電路使用5-6V穩(wěn)壓管的原因。穩(wěn)壓管的原理決定了它的反應(yīng)速度是不可能很快的速度要求高的場(chǎng)合都用二極管+基準(zhǔn)電壓。
如果只是要做保護(hù),用TVS穩(wěn)壓管主要用于穩(wěn)壓,通過(guò)的電流越小越好,當(dāng)瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后,TVS二極管便發(fā)生雪崩,提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路,其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過(guò)二極管被引開,避開被保護(hù)器件,并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓,當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后,TVS二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài),整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓,TVS管的失效模式主要是短路,但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí),也可能造成TVS管被炸裂而開路。
誤區(qū):許多參考書上說(shuō),齊納擊穿可恢復(fù),雪崩擊穿不可恢復(fù),這種觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
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原文標(biāo)題:雪崩擊穿與齊納擊穿的區(qū)別
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