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,空間電荷區內電場增強,通過勢壘區的載流子獲得的能量也隨之增加。當反向電壓接近擊穿電壓UB時,這些有較高能量的載流子與空間電荷區內的中性原子相遇發生碰撞電離,產生新的電子一空穴對。這些新產生的電子和空穴又會在電場的作用下,重新獲得能量,碰撞其它的中性原子使之電離,再產生更多的電子一空穴對。這種連鎖反應繼續下去,使空間電荷區內的載流子數量劇增,就像雪崩一樣,使反向電流急劇增大,產生擊穿。所以把這種擊穿稱為雪崩擊穿。
雪崩擊穿一般發生在摻雜濃度較低、外加電壓又較高的PN結中。這是因為摻雜濃度較低的PN結,空間電荷區寬度較寬,發生碰撞電離的機會較多。
2.齊納擊穿
當反向電壓增大到一定值時,勢壘區內就能建立起很強的電場,它能夠直接將束縛在共價鍵中的價電子拉出來,使勢壘區產生大量的電子一空穴對,形成較大的反向電流,產生擊穿。
把這種在強電場作用下,使勢壘區中原子直接激發的擊穿現象稱為齊納擊穿。
齊納擊穿一般發生在摻雜濃度較高的PN結中。這是因為摻雜濃度較高的PN結,空間電荷區的電荷密度很大,寬度較窄,只要加不大的反向電壓,就能建立起很強的電場,發生齊納擊穿。
3.兩者的區別:
PN結反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿,一般兩種擊穿同時存在,但在電壓低于5-6V時的擊穿以齊納擊穿為主,而電壓高于5-6V時的擊穿以雪崩擊穿為主。
兩者的區別對于穩壓管來說,主要是:
電壓低于5-6V的穩壓管,齊納擊穿為主,穩壓值的溫度系數為負。電壓高于5-6V的穩壓管,雪崩擊穿為主,穩壓管的溫度系數為正。電壓在5-6V之間的穩壓管,兩種擊穿程度相近,溫度系數最好,這就是為什么許多電路使用5-6V穩壓管的原因。穩壓管的原理決定了它的反應速度是不可能很快的速度要求高的場合都用二極管+基準電壓。
如果只是要做保護,用TVS穩壓管主要用于穩壓,通過的電流越小越好,當瞬時電壓超過電路正常工作電壓后,TVS二極管便發生雪崩,提供給瞬時電流一個超低電阻通路,其結果是瞬時電流通過二極管被引開,避開被保護器件,并且在電壓恢復正常值之前使被保護回路一直保持截止電壓,當瞬時脈沖結束以后,TVS二極管自動回復高阻狀態,整個回路進入正常電壓,TVS管的失效模式主要是短路,但當通過的過電流太大時,也可能造成TVS管被炸裂而開路。
誤區:許多參考書上說,齊納擊穿可恢復,雪崩擊穿不可恢復,這種觀點是錯誤的。
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原文標題:雪崩擊穿與齊納擊穿的區別
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