რატომ არის ზენერის დაშვების ვოლტაჟი ნაკლები ავალანჩეს დაშვების ვოლტაჟზე?
ზენერის დაშლის ძალის და ავალანჩური დაშლის ძალის მექანიზმები არიან ორი განსხვავებული დაშლის მექანიზმი სემიკონდუქტორულ მოწყობებში, განსაკუთრებით დიოდებში. ამ ორი მექანიზმის გამოწვეული დაშლის ძალის განსხვავება მთავრად შედეგია მათ ფიზიკური მექანიზმებისა და განვითარების პირობების განსხვავებისა.
ზენერის დაშლა
ზენერის დაშლა ხდება შებრუნებული პოტენციალით დატვირთულ პე-ენ ჯუნქციაში და როდესაც შებრუნებული ძალის დონე საკმარისია, პე-ენ ჯუნქციის ელექტროსტატიკური ველის ძალა საკმარისია რომ ვალენტური ზონაში მყოფი ელექტრონები მიიღონ საკმარისი ენერგია ტრანსფერისთვის კონდუქტორულ ზონაში ელექტრონ-ჰოლის წყვილის შექმნაში. ეს პროცესი მთავრად ხდება სემიკონდუქტორული მასალების მცირე საფეხურებში, განსაკუთრებით მაღალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციებში.
თვისებები
განვითარების პირობა: მაღალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში, ელექტროსტატიკური ველის ძალა ძლიერია, რაც ელექტრონების ტრანსფერს ხელს უწყობს.
დაშლის ძალა: ჩვეულებრივ დაშლა ხდება დაბალი ძალის დონეზე, დაახლოებით 2,5V-დან 5,6V-მდე.
ტემპერატურის კოეფიციენტი: უარყოფითი ტემპერატურის კოეფიციენტი, რაც ნიშნავს, რომ ტემპერატურის ზრდასთან ერთად დაშლის ძალა შემცირდება.
ავალანჩური დაშლა
ავალანჩური დაშლა ასევე ხდება შებრუნებული პოტენციალით დატვირთულ პე-ენ ჯუნქციაში, მაგრამ ეს არის კოლიზიური იონიზაციის პროცესი. როდესაც შებრუნებული ძალის დონე საკმარისია, ძლიერი ელექტროსტატიკური ველი აჩქარებს თავისუფალ ელექტრონებს საკმარის კინეტიკურ ენერგიამდე, რათა შეხვიდნენ ქსელის ატომებთან და შექმნან ახალი ელექტრონ-ჰოლის წყვილები. ახალად შექმნილი ელექტრონ-ჰოლის წყვილები განაგრძობენ კოლიზიებს, რაც წარმოქმნის ჯაჭვურ რეაქციას და ბოლოს იწვევს დენის ბევრად ზრდას.
თვისებები
განვითარების პირობა: დაბალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში, ელექტროსტატიკური ველის ძალა სუსტია და მაღალი ძალის შეტაცება საჭიროა ავალანჩური ეფექტის გამოწვევისთვის.
დაშლის ძალა: ჩვეულებრივ დაშლა ხდება მაღალი ძალის დონეზე, დაახლოებით 5V-დან მეტი, რითიც დეპენდირებს მასალაზე და დოპირების კონცენტრაციაზე.
ტემპერატურის კოეფიციენტი: დადებითი ტემპერატურის კოეფიციენტი, რაც ნიშნავს, რომ ტემპერატურის ზრდასთან ერთად დაშლის ძალა ზრდას იწევს.
ზენერის დაშლის ძალის და ავალანჩური დაშლის ძალის განსხვავების ძირითადი მიზეზები არიან შემდეგი:
დოპირების კონცენტრაცია: ზენერის დაშლა ჩვეულებრივ ხდება მაღალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში, ხოლო ავალანჩური დაშლა ხდება დაბალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში. მაღალი დოპირების კონცენტრაცია ნიშნავს, რომ საკმარისი ელექტროსტატიკური ველის ძალა შეიძლება იყოს დაბალი ძალის დონეზე, რათა ვალენტურ ზონაში მყოფი ელექტრონები მიიღონ საკმარისი ენერგია ტრანსფერისთვის კონდუქტორულ ზონაში. საპირისპიროდ, დაბალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციები საჭიროებენ მაღალი ძალის შეტაცებას იგივე ელექტროსტატიკური ველის ძალის მისაღებად.
ელექტროსტატიკური ველის ძალა: ზენერის დაშლა დამოკიდებულია ადგილობრივ ძლიერ ელექტროსტატიკურ ველზე, ხოლო ავალანჩური დაშლა დამოკიდებულია ელექტროსტატიკურ ველზე, რომელიც ერთადერთია პე-ენ ჯუნქციის მთელი რეგიონის მასში. ამიტომ, ავალანჩური დაშლა საჭიროებს მაღალ ძალას საკმარისი იონიზაციის ეფექტის შექმნისთვის.
მასალის თვისებები: ზენერის დაშლა მთავრად ხდება ზოგიერთ კონკრეტულ მასალაში (როგორიცაა სილიკონი) და დაკავშირებულია მასალის ენერგეტიკულ განცხადებასთან. ავალანჩური დაშლა უფრო დაკავშირებულია მასალის ფიზიკურ თვისებებთან, როგორიცაა ზონის სიგანე და დენის მოძრაობის თანმიმდევრობა.
შეჯამება
ზენერის დაშლა და ავალანჩური დაშლა არიან ორი განსხვავებული დაშლის მექანიზმი, რომლებიც ხდება განსხვავებული პირობების ქვეშ და განათავსებულია განსხვავებული ტემპერატურის კოეფიციენტებით. ზენერის დაშლის ძალა ჩვეულებრივ ნაკლებია ავალანჩური დაშლის ძალაზე, რადგან ზენერის დაშლა ხდება მაღალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში, ხოლო ავალანჩური დაშლა ხდება დაბალი დოპირების კონცენტრაციით პე-ენ ჯუნქციაში, პირველი საჭიროებს დაბალ ძალას საკმარისი ელექტროსტატიკური ველის ძალის მისაღებად, ხოლო მეორე საჭიროებს მაღალ ძალას იონიზაციის ეფექტის შექმნისთვის.
