Kāpēc Ceniera slāpēšanas spriegums ir mazāks nekā lavīnas slāpēšanas spriegums

Zenera sadalīšanās un lavīna sadalīšanās ir divas atsevišķas sadalīšanās mehānismi puslēdus materiālos, īpaši diodēs. Šo abu mehānismu izraisītā sadalīšanās spriegums atšķiras, galvenokārt tāpēc, ka to fiziskie mehānismi un notikuma apstākļi ir dažādi.

Zenera sadalīšanās

Zenera sadalīšanās notiek pretstrāvas PN savienojumā, un kad piemērotais pretstrāvais spriegums ir pietiekami augsts, PN savienojumā esošais elektriskais lauks ir tik stabs, ka vālas zonas elektroni iegūst pietiekamu enerģiju, lai pārietu uz vidi zonu, veidojot elektronu-defekta pāri. Šis process galvenokārt notiek smailās puslēdus materiālu slāņos, īpaši PN savienojumos ar augstu dopēšanas koncentrāciju.

Izslēgumu

• Notikuma apstākļi: Augstā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā elektriskais lauks ir stiprs, kas viegli izraisa elektronu pāreju.

• Sadalīšanās spriegums: Parasti notiek zemākos sprieguma līmeņos, aptuveni starp 2,5 V un 5,6 V.

• Temperatūras koeficients: Negatīvs temperatūras koeficients, nozīmē, ka, kā pieaug temperatūra, sadalīšanās spriegums samazināsies.

Lavīnas sadalīšanās

Lavīnas sadalīšanās arī notiek pretstrāvas PN savienojumā, bet tas ir saskarības jonizācijas process. Kad piemērotais pretstrāvais spriegums sasniedz noteiktu vērtību, stiprā elektriskā lauka pārveido brīvās elektronu kinētisko enerģiju par pietiekami lielu, lai tie saskartos ar kristāla atomiem, veidojot jaunas elektronu-defekta pāris. Šīs jaunizveidotās elektronu-defekta pāris turpinās saskarties, veidojot virkni reakciju, kas beigās izraisa strāvas strauju pieaugumu.

Izslēgumu

• Notikuma apstākļi: Zemā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā elektriskais lauks ir vājs, un nepieciešams augstāks spriegums, lai aktivizētu lavīnas efektu.

• Sadalīšanās spriegums: Parasti notiek augstā sprieguma līmenī, aptuveni 5 V vai vairāk, atkarībā no materiāla un dopēšanas koncentrācijas.

• Temperatūras koeficients: Pozitīvs temperatūras koeficients, nozīmē, ka, kā pieaug temperatūra, sadalīšanās spriegums palielināsies.

Galvenie iemesli, kāpēc Zenera sadalīšanās spriegums ir zemāks nekā lavīnas sadalīšanās spriegums, ir šādi:

• Dopēšanas koncentrācija: Zenera sadalīšanās parasti notiek augstā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā, bet lavīnas sadalīšanās notiek zemā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā. Augstā dopēšanas koncentrācija nozīmē, ka pie zema piemērota sprieguma var sasniegt pietiekamu elektriskā lauka stiprumu, lai vālas zonas elektroni iegūtu pietiekamu enerģiju, lai pārietu uz vidi zonu. Savukārt, zemā dopēšanas koncentrācija prasa augstākus piemērotos spriegumus, lai sasniegtu tādu pašu elektriskā lauka stiprumu.

• Elektriskā lauka stipruma: Zenera sadalīšanās būtībā balstās uz elektronu pāreju, ko izraisa lokāls stiprs elektriskais lauks, bet lavīnas sadalīšanās balstās uz elektriskā lauka stiprumu, kas vienmērīgi sadalīts visā PN savienojuma reģionā. Tāpēc, lai radītu pietiekamu impakta jonizācijas efektu, lavīnas sadalīšanai nepieciešams augstāks spriegums.

• Materiāla īpašības: Zenera sadalīšanās parasti notiek dažos specifiskos materiālos (piemēram, silicijā) un saistīta ar materiāla enerģijas diapazonu. Lavīnas sadalīšanās vairāk atkarīga no materiāla fiziskajām īpašībām, piemēram, enerģijas diapazona platumu un nosūtītāju mobilitāti.

Kopsavilkums

Zenera sadalīšanās un lavīnas sadalīšanās ir divas atsevišķas sadalīšanās mehānismi, kas notiek dažādos apstākļos un ir ar dažādiem temperatūras koeficientiem. Zenera sadalīšanās spriegums parasti ir zemāks nekā lavīnas sadalīšanās spriegums, jo Zenera sadalīšanās notiek augstā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā, bet lavīnas sadalīšanās notiek zemā dopēšanas koncentrācijā esošajā PN savienojumā, pirmajam nepieciešams zems piemērots spriegums, lai sasniegtu pietiekamu elektriskā lauka stiprumu, otrajam nepieciešams augsts spriegums, lai veidotu impakta jonizācijas efektu.