Zergatik da Zeneren kolapsu tensioa urrunaldi kolapsu tensioretik txikiagoa?

Zeneren hondar-puntu-tentsioa eta abandantza-hondar-puntu-tentsioa bi desberdintasun dira semikonduktoreko gailuetan, bereizitako diodetan. Bi mekanismo horrek eragiten dituzten hondar-puntu-tentsioak ezberdinak dira, bere fisikaren oinarri desberdinetatik eta gertatze-baldintzetatik datorren.

Zeneren hondar-puntu

Zeneren hondar-puntu alderdi kontrarioan bihurtutako PN elkarketa batean gertatzen da, eta aplikatutako tentsioa oso handia denean, PN elkarketako elektrikoaren indarraren intentsitatea nahikoa da valentzia-banda dauden elektronoei energia nahikoa emateko, konduzio-banderara mugitzeko elektron-lankide bikote bat sortzeko. Prozesu hau material semikonduktor baten geruza arrunta diren kasuan gertatzen da, bereizki-konzentrazio altua duten PN elkarketatik askotan.

Ezaugarriak

• Gertatze-baldintza: Bereizki-konzentrazio altua duten PN elkarketan, elektrikoaren indarraren intentsitatea oso handia da, elektron-en transizioa errazagoa egiten duena.

• Hondar-puntu-tentsioa: Ondoren tentsio askoz xamaleagoan gertatzen da, 2,5V eta 5,6V artean.

• Tenperatura-koefizientea: Tenperatura-koefizientea negatiboa da, hau da, tenperatura handitu ahala, hondar-puntu-tentsioa gutxituko da.

Abandantza-hondar-puntu

Abandantza-hondar-puntu ere alderdi kontrarioan bihurtutako PN elkarketa batean gertatzen da, baina kolisionazio-ionizazio prozesu bat da. Aplikatutako tentsioa balio jakin batera iritsi ahala, elektrikoaren indarraren intentsitate handia elektron libreak sufiziente energia lortzeko bideratzen ditu, kristaloko atomoen gainean kolisioak egin eta elektron-lankide bikote berriak sortzeko. Elektron-lankide bikote hauek kolisioak jarraitzen dituzte, erreakzio kate bat sortuz, amaieran korronte handi bat sortzen duena.

Ezaugarriak

• Gertatze-baldintza: Bereizki-konzentrazio baxua duten PN elkarketan, elektrikoaren indarraren intentsitatea txikiagoa da, eta tentsio handiagoa beharrezkoa da abandantza-efektua aktibatzeko.

• Hondar-puntu-tentsioa: Ondoren tentsio askoz handiagoan gertatzen da, 5V edo gehiagotan, materialaren eta bereizki-konzentrazioaren arabera.

• Tenperatura-koefizientea: Tenperatura-koefizientea positiboa da, hau da, tenperatura handitu ahala, hondar-puntu-tentsioa handituko da.

Zeneren hondar-puntu-tentsioa abandantza-hondar-puntu-tentsioaren azpitik dagoen hainbat arrazoia daude:

• Bereizki-konzentrazioa: Zeneren hondar-puntu oso bereizki-konzentrazio altua duten PN elkarketan gertatzen da, abandantza-hondar-puntu berriz, bereizki-konzentrazio baxua duten PN elkarketan. Bereizki-konzentrazio altua tentsio xamalean elektrikoaren indarraren intentsitate nahikoa lortzeko aukera ematen du, horrela valentzia-banda dauden elektronoei energia nahikoa emanez konduzio-banderara mugitzeko. Aldiz, bereizki-konzentrazio baxua duten PN elkarketak tentsio handiagoa behar dute intentsitate bera lortzeko.

• Elektrikoaren indarraren intentsitatea: Zeneren hondar-puntu elektron-en transizioak eragiten dituzten elektrikoaren indarraren intentsitate lokalen menpe dago, abandantza-hondar-puntu berriz, PN elkarketako zonalde guztian banatutako intentsitatearen menpe dago. Beraz, abandantza-hondar-punturako tentsio handiagoa beharrezkoa da ionizazio eragina osagarria sortzeko.

• Materialaren ezaugarriak: Zeneren hondar-puntu zenbait material espetsifikutan (adibidez silizonean) gertatzen da, materialaren energetiko-zabaleraarekin lotuta dago. Abandantza-hondar-puntu materialaren fisikaren ezaugarrietan oinarritzen da, hala nola banda-zabalera eta kariatu-mugimendua.

Laburpena

Zeneren hondar-puntu eta abandantza-hondar-puntu bi desberdintasun dira baldintzen desberdinetan gertatzen direnak, tenperatura-koefizientei buruzko desberdintasunak dituzten. Zeneren hondar-puntu-tentsioa abandantza-hondar-puntu-tentsioaren azpitik dago, hau da Zeneren hondar-puntu bereizki-konzentrazio altua duten PN elkarketan gertatzen da, abandantza-hondar-puntu berriz, bereizki-konzentrazio baxua duten PN elkarketan, lehenengoa tentsio xamalean intentsitate nahikoa lortzeko aukera ematen dio, bigarrena tentsio handiagoa behar du ionizazio eragina osatzeko.