El papel de la ruptura de avalancha y la ruptura Zener:
1. El papel específico de la ruptura de avalancha: en una unión PN con una baja concentración de material dopante, cuando la unión PN se invierte. A medida que aumenta el voltaje, aumenta el campo eléctrico en la región de carga espacial. De esta forma, los electrones y huecos que pasan por la región de carga espacial aumentarán la energía obtenida bajo la acción del campo eléctrico.
Los electrones y los huecos que se encuentran en el cristal chocarán constantemente con los átomos del cristal. A través de tales colisiones, los electrones de valencia unidos en los enlaces de valencia *** pueden colisionar para generar electrones y huecos libres. .
Los portadores recién generados eliminan otros electrones de valencia bajo la acción del campo eléctrico y generan nuevos pares libres de electrones y huecos. Tal reacción en cadena hace que el número de portadores en la capa de barrera aumente de manera avalancha, y la corriente que fluye a través de la unión PN aumenta bruscamente y rompe la unión PN.
2. El papel específico de la descomposición Zener: cuando la concentración de dopaje de la unión PN es muy alta, la capa de barrera es muy delgada. En este tipo de unión PN con una capa de barrera particularmente delgada, siempre que se aplique un pequeño voltaje inverso, la intensidad del campo eléctrico dentro de la capa de barrera puede alcanzar un valor muy alto.
Esta fuerte intensidad de campo eléctrico puede extraer los electrones de valencia de los átomos neutros de la capa de barrera directamente de los enlaces de valencia ***, convirtiéndolos en electrones libres y generando agujeros al mismo tiempo. se llama estimulación inducida por campo. Una gran cantidad de portadores se generan mediante excitación inducida por el campo, lo que hace que la corriente inversa de la unión PN aumente bruscamente.
Información ampliada:
1. Características de aplicación de la ruptura Zener:
La ruptura Zener o túnel depende principalmente del campo eléctrico máximo en la región de carga espacial, y en el mecanismo de ionización por impacto, no solo está relacionado con la intensidad del campo, sino también con el proceso de acumulación de colisión de los portadores. Obviamente, cuanto más amplia es la región de carga espacial, mayor es el número de duplicaciones. Por lo tanto, además de estar relacionada con el campo eléctrico, la ruptura de la avalancha también está relacionada con la anchura de la región de carga espacial. Requiere nudos gruesos. El efecto túnel requiere uniones delgadas.
Porque la descomposición de una avalancha es el resultado de la ionización por impacto. Si utilizamos métodos como la iluminación o el bombardeo rápido de partículas para aumentar el número de electrones y huecos en la región de carga espacial, también tendrán un efecto multiplicador. Los efectos externos antes mencionados no tendrán un impacto significativo en el colapso del Zener.
El coeficiente de temperatura del voltaje de ruptura determinado por el efecto túnel es negativo, es decir, el voltaje de ruptura disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esto se debe a la disminución del ancho de banda prohibida a medida que aumenta la temperatura. El voltaje de ruptura determinado por la multiplicación de avalancha disminuye a medida que aumenta la temperatura porque aumenta la tasa de ionización de impacto (la tasa de ionización representa el número de pares electrón-hueco producidos por un portador que se desplaza por unidad de distancia bajo la acción de un campo eléctrico) y su temperatura. El coeficiente es positivo, es decir, el voltaje de ruptura aumenta a medida que aumenta la temperatura.
Para las uniones PN con mayores concentraciones de dopaje y barreras más delgadas, la descomposición Zener es la causa principal. Las uniones PN con menor dopaje y barreras potenciales más amplias son principalmente rupturas por avalancha y el voltaje de ruptura es relativamente alto.
2. Aplicación práctica de la ruptura por avalancha:
Fenómeno de avalancha de electrones en precipitador electrostático: cuando un electrón se desplaza desde el electrodo de descarga (cátodo) al electrodo de recolección de polvo (ánodo), si la intensidad del campo eléctrico es lo suficientemente grande, los electrones se acelerarán y se producirá ionización por colisión cuando choquen con átomos de gas en el camino del movimiento. Después de que la primera colisión con un átomo de gas provoca la ionización, queda un electrón libre más.
Cuando estos dos electrones libres se mueven hacia el polo colector de polvo, chocan con los átomos del gas para ionizarlos. Cada átomo genera un electrón libre más, por lo que tras la segunda colisión, quedan cuatro electrones libres, estos. cuatro electrones chocan con los átomos del gas para ionizarlos, produciendo más electrones libres. Por lo tanto, cuando un electrón viaja desde el electrodo de descarga al electrodo colector de polvo, debido a la ionización por colisión, el número de electrones aumentará como una avalancha. Este fenómeno se llama avalancha de electrones.
Enciclopedia Baidu - Desglose Zener
Enciclopedia Baidu - Desglose de avalancha
Enciclopedia Baidu - Fenómeno de avalancha electrónica