Зошто енергијата на Зенер прелом помала од енергијата на лавински прелом?

Зенеровата напрежението на пробой и напрежението на пробой поради лавинен ефект се разликуваат како две различни механизми на пробой во полупроводнички компоненти, особено дијоди. Напрежението на пробой причинето од овие два механизма е различно, главно поради нивните различни физички механизми и услови на појава.

Зенеров пробой

Зенеровиот пробой се јавува во инвертно заредена PN спојна, и кога применетата инвертна напруга е доволно висока, јачината на електричното поле во PN спојната е доволна да дозволи електроните во валентната зона да добијат доволно енергија за премин во проводната зона и формирање на пар електрон-луна. Овој процес се јавува главно во тенки слоеви на полупроводнички материјали, особено во PN спојни со висок концентрат на допирање.

Кarakтеристики

• Услови на појава: Во PN спојни со висок концентрат на допирање, јачината на електричното поле е силна, што лесно може да доведе до електронски транзиција.

• Напрежение на пробой: Обично се јавува при помало напрежение, околу 2,5В до 5,6В.

• Температурен коефициент: Негативен температурен коефициент, што значи дека кога температурата се зголемува, напрежението на пробой ќе се намали.

Лавински пробой

Лавинскиот пробой исто така се јавува во инвертно заредена PN спојна, но тоа е процес на колизија и ионизација. Кога применетата инвертна напруга достигне одредена вредност, силното електрично поле ги забрза слободните електрони до доволно кинетичка енергија за да се сукобат со атомите во мрежата, создавајќи нови парови електрон-луна. Овие ново создадени парови електрон-луна продолжуваат да се сукобуваат, формирајќи ланцана реакција која на крај доведува до брз пораст на стројмот.

Karakтеристики

• Услови на појава: Во PN спојни со ниски концентрати на допирање, јачината на електричното поле е слаба, и е потребна повисока напруга за да се активира лавинскиот ефект.

• Напрежение на пробой: Обично се јавува при високо напрежение, околу 5В или повеќе, во зависност од материјалот и концентратот на допирање.

• Температурен коефициент: Позитивен температурен коефициент, што значи дека кога температурата се зголемува, напрежението на пробой ќе се зголеми.

Главните причини зашто Зенеровото напрежение на пробой е помало од напрежението на пробой поради лавинскиот ефект се следниве:

• Концентрат на допирање: Зенеровиот пробой обично се јавува во PN спојни со висок концентрат на допирање, додека лавинскиот пробой се јавува во PN спојни со ниски концентрати на допирање. Високиот концентрат на допирање значи дека доволна јачина на електрично поле може да се постигне при помала применета напруга, така што електроните во валентната зона добиваат доволно енергија за да прејдат во проводната зона. На спротивно, PN спојните со ниски концентрати на допирање бараат повисока применета напруга за да се постигне истата јачина на електрично поле.

• Јачина на електрично поле: Зенеровиот пробой се оснавува главно на електронски транзиции каузирани од локално силно електрично поле, додека лавинскиот пробой се оснавува на јачини на електрично поле распределени униформно над целата област на PN спојната. Затоа, лавинскиот пробой бара повисока напруга за да се создаде доволен ефект на ударна ионизација.

• Својства на материјалот: Зенеровиот пробой се јавува главно во некои специфични материјали (како што е кремикон) и е поврзан со енергетскиот размак на материјалот. Лавинскиот пробой зависи повеќе од физичките својства на материјалот, како што се ширината на зоната и подвижноста на носителите на електрична струја.

Заклучок

Зенеровиот пробой и лавинскиот пробой се два различни механизми на пробой кои се јавуваат при различни услови и имаат различни температурни коефициенти. Зенеровото напрежение на пробой обично е помало од напрежението на пробой поради лавинскиот ефект, бидејќи Зенеровиот пробой се јавува во PN спојни со висок концентрат на допирање, додека лавинскиот пробой се јавува во PN спојни со ниски концентрати на допирање. Првиот бара помала применета напруга за да се постигне доволна јачина на електрично поле, додека вториот бара повисока напруга за да се формира ефектот на ударна ионизација.