Kial Zener-rompo-volto estas pli malalta ol lavino-rompo-volto

Zener-kolapsa tensio kaj lavino-kolapsa tensio estas du malsamaj kolapsaj mekanismoj en duonkonduktantaj aparatoj, speciale diodoj. La kolapsa tensio kaŭzita de ĉi tiuj du mekanismoj estas malsama, ĉefe pro iliaj malsamaj fizikaj mekanismoj kaj okazokondiĉoj.

Zener-kolapso

Zener-kolapso okazas en invers-biasegita PN-junkcio, kaj kiam la aplikata inversa tensio estas sufiĉe alta, la elektra kampa forto en la PN-junkcio estas sufiĉa por ke la elektronoj en la valenca bando ricevu sufiĉan energion por transiri al la kondukadabando por formi elektrono-truoparon. Ĉi tiu procezo ĉefe okazas en dikaĵoj de duonkonduktanta materialo, speciala en PN-junkcioj kun alta dopado.

Trajtoj

• Okazokondiĉo: En PN-junkcio kun alta dopado, la elektra kampa forto estas forta, kio faciligas elektrontranseiron.

• Kolapsa tensio: Tipe okazas je pli malaltaj tensi-niveloj, inter ĉirkaŭ 2.5V kaj 5.6V.

• Temperatura koeficiento: Negativa temperatura koeficiento, signifante ke kiam la temperaturo pligrandiĝas, la kolapsa tensio malpliiĝos.

Lavino-kolapso

Lavino-kolapso ankaŭ okazas en invers-biasegita PN-junkcio, sed ĝi estas ioniza procezo per kolizio. Kiam la aplikata inversa tensio atingas certan valoron, la forta elektra kampo akcelas la liberajn elektronojn al sufiĉe alta kineta energio por koliziigi kun la atomoj en la kristalo, kreante novajn elektrono-truoparojn. Ĉi tiuj novkreitaj elektrono-truoparoj daŭrigas koliziigon, formante lanĉan reagon, kiu finfine kondukas al akra pligrandiĝo de la koranto.

Trajtoj

• Okazokondiĉo: En PN-junkcio kun malalta dopado, la elektra kampa forto estas malforta, kaj pli alta tensio necesas por trigere la lavinon.

• Kolapsa tensio: Tipe okazas je alta tensi-nivelo, ĉirkaŭ 5V aŭ pli, depende de la materialo kaj dopado.

• Temperatura koeficiento: Pozitiva temperatura koeficiento, signifante ke kiam la temperaturo pligrandiĝas, la kolapsa tensio pligrandiĝos.

La ĉefaj kaŭzoj, pro kiuj Zener-kolapsa tensio estas pli malalta ol lavino-kolapsa tensio, estas jenaj:

• Dopado: Zener-kolapso tipe okazas en PN-junkcioj kun alta dopado, dum lavino-kolapso okazas en PN-junkcioj kun malalta dopado. La alta dopado signifas, ke sufiĉa elektra kampa forto povas esti atingita je malalta aplikata tensio, tiel ke la elektronoj en la valenca bando ricevas sufiĉan energion por transiri al la kondukadabando. Kontraste, PN-junkcioj kun malalta dopado bezonas pli altan aplikatan tension por atingi la saman kampan fortan.

• Elektra kampa forto: Zener-kolapso baziĝas ĉefe sur elektrontransiroj kaŭzitaj per lokaj forta elektra kampo, dum lavino-kolapso baziĝas sur kampan forton distribuitan unuforme tra la tuta PN-junkcia regiono. Do, lavino-kolapso postulas pli altan tension por krei sufiĉan ionizan efekton.

• Materialaj trajtoj: Zener-kolapso ĉefe okazas en iuj specifaj materialoj (kiel silico) kaj rilatas al la energiodoro de la materialo. Lavino-kolapso pli dependas de la fizikaj trajtoj de la materialo, kiel larĝeco de la zono kaj movemo de la portiloj.

Konkludo

Zener-kolapso kaj lavino-kolapso estas du malsamaj kolapsaj mekanismoj, kiuj okazas sub malsamaj kondiĉoj kaj havas malsamajn temperaturkoeficientojn. Zener-kolapsa tensio estas tipe pli malalta ol lavino-kolapsa tensio, ĉar Zener-kolapso okazas en PN-junkcio kun alta dopado, dum lavino-kolapso okazas en PN-junkcio kun malalta dopado, la antaŭa postulas malaltan aplikatan tension por atingi sufiĉan elektran kampforton, la lasta postulas altan tension por formi la ionizan efekton.