Unsaon nimo nga ang Zener breakdown voltage mas gamay sa avalanche breakdown voltage?

Ang Zener breakdown voltage ug avalanche breakdown voltage mao ang duha ka lain nga mga mekanismo sa pagkabangon sa mga semiconductor devices, lalo na sa diodes. Ang breakdown voltage gikan sa kini nga duha ka mekanismo adunay lain, tungod sa ilang lain nga pisikal nga mekanismo ug kondisyon sa pag-occur.

Zener breakdown

Ang Zener breakdown mogrowas sa reverse-biased PN junction, ug kapoy ang applied reverse voltage mahimong dako, ang lakas sa electric field sa PN junction mahimong makahatag og sapat nga energia sa electrons sa valence band aron mopadayon sa conduction band aron mag-form og electron-hole pair. Kini nga proseso madalas nag-occur sa thin layers sa semiconductor materials, lalo na sa PN junctions nga may high doping concentrations.

Features

• Occurrence condition: Sa PN junction nga may high doping concentration, ang lakas sa electric field maoy strong, kung sa wala kasagaran mag-lead sa electronic transition.

• Breakdown voltage: Kasagaran nag-occur sa mas baba nga voltage levels, gitas-on sa 2.5V hangtod sa 5.6V.

• Temperature coefficient: Negative temperature coefficient, meaning that as the temperature increases, the breakdown voltage will decrease.

Avalanche breakdown

Ang Avalanche breakdown usab mogrowas sa reverse-biased PN junctions, pero kini usa ka collisional ionization process. Kapoy ang applied reverse voltage mag-atake sa certain value, ang strong electric field mag-accelerate sa free electrons hangtud sa sapat nga kinetic energy aron mag-collide sa atoms sa lattice, naghimo og bag-ong electron-hole pairs. Kini nga bag-ong gihimo nga electron-hole pairs magpadayon sa collision, naghimo og chain reaction nga sa dili pa matag-usa mag-lead sa sharp increase sa current.

Features

• Occurrence condition: Sa PN junction nga may low doping concentration, ang lakas sa electric field maoy weak, ug mas taas nga voltage required aron mag-trigger sa avalanche effect.

• Breakdown voltage: Kasagaran nag-occur sa taas nga voltage level, gitas-on sa 5V o mas taas, depende sa material ug doping concentration.

• Temperature coefficient: Positive temperature coefficient, meaning that as the temperature increases, the breakdown voltage will increase.

Ang main reasons why Zener breakdown voltage is less than avalanche breakdown voltage are as follows:

• Doping concentration: Ang Zener breakdown kasagaran mogrowas sa PN junctions nga may high doping concentrations, samtang ang avalanche breakdown mogrowas sa PN junctions nga may low doping concentrations. Ang high doping concentration means that enough electric field strength can be achieved at a low applied voltage, so that the electrons in the valence band get enough energy to transition to the conduction band. In contrast, PN junctions with low doping concentrations require higher applied voltages to achieve the same electric field strength.

• Electric field strength: Ang Zener breakdown relies mainly on electron transitions caused by local strong electric fields, while avalanche breakdown relies on electric field strengths distributed uniformly over the entire PN junction region. Therefore, avalanche breakdown requires a higher voltage to create a sufficient impact ionization effect.

• Material properties: Ang Zener breakdown mainly occurs in some specific materials (such as silicon) and is related to the energy gap of the material. Avalanche breakdown depends more on the physical properties of the material, such as band gap width and carrier mobility.

Sum up

Ang Zener breakdown ug avalanche breakdown mao ang duha ka lain nga breakdown mechanisms nga mogrowas sa lain-laing kondisyon ug may lain nga temperature coefficients. Ang Zener breakdown voltage kasagaran mas baba kay sa avalanche breakdown voltage, kini tungod kay ang Zener breakdown mogrowas sa high doping concentration sa PN junction, samtang ang avalanche breakdown mogrowas sa low doping concentration sa PN junction, ang unang gi-require nga low applied voltage aron makapugos sa sapat nga electric field strength, ang ikaduha gi-require nga taas nga voltage aron makabuo sa impact ionization effect.