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雪崩击穿和齐纳击穿有什么区别?

来源:
2025-02-24
类别:基础知识
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文章创建人 拍明芯城

雪崩击穿和齐纳击穿是两种不同的半导体器件击穿现象,它们在多个方面存在明显的区别。以下是雪崩击穿和齐纳击穿的主要区别:

  1. 击穿原理

    • 雪崩击穿:在高反向偏置电压下,当电场强度足够强时,少量自由载流子会产生二次冲击,形成雪崩效应,导致电流急剧增加。这是载流子倍增效应的结果,即一个载流子在电场作用下漂移单位距离时,能够产生多个电子-空穴对。

    • 齐纳击穿:主要取决于空间电荷区中的强电场,并且需要较薄的隧穿区域。在强电场的作用下,价电子可以被直接从共价键中拉出来,变为自由电子,同时产生空穴,这个过程称为场致激发。由场致激发而产生大量的载流子,导致反向电流剧增。

  2. 电场与空间电荷区的关系

    • 雪崩击穿:除了与电场强度有关以外,同样与空间电荷区的宽度有关。空间电荷区越宽,倍增次数越多,因此雪崩击穿要求“结厚”。

    • 齐纳击穿:主要取决于空间电荷区中的最大电场,而不太受空间电荷区宽度的影响。齐纳击穿要求“结薄”,以便在较小的反向电压下就能在空间电荷区内建立一个很强的电场。

  3. 温度系数

    • 雪崩击穿:具有正温度系数。随着温度升高,载流子受散射加剧,碰撞电离率减小,因此击穿电压随温度升高而增加。

    • 齐纳击穿:具有负温度系数。温度升高导致禁带宽度减小,隧穿几率增大,因此击穿电压随温度升高而减小。

  4. 掺杂浓度与PN结结构

    • 雪崩击穿:主要发生在掺杂浓度较低、势垒区较宽的PN结中。

    • 齐纳击穿:主要发生在掺杂浓度较高、势垒区较薄的PN结中。

  5. 电流响应与应用

    • 雪崩击穿:电流响应非常陡峭,适用于高功率、高频率环境下的电路保护,如雪崩二极管。

    • 齐纳击穿:电流响应相对较平稳,常用于稳压电路,如齐纳二极管。

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综上所述,雪崩击穿和齐纳击穿在击穿原理、电场与空间电荷区的关系、温度系数、掺杂浓度与PN结结构以及电流响应与应用等方面都存在明显的区别。这些区别使得它们在不同的应用场景中具有各自的优势和适用性。


责任编辑:Pan

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标签: 雪崩击穿

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