Kwa nini umbo la Zener ni chache kuliko umbo la avalanche?

Uvuli wa Zener na uvuli wa avalanche ni mifano mbili tofauti za kuvuliwa kwenye vifaa vya semiconductors, hasa diodes. Uvuli unaoonekana kutokana na mifano hizi mbili ni tofauti, kwa sababu ya majukumu yao ya kifiziki tofauti na masharti yanayohusika.

Uvuli wa Zener

Uvuli wa Zener hutokea kwenye uungo wa PN unaopimewa vibaya, na wakati king'ang'ania cha umeme uliochaguliwa vibaya ni chanya, nguvu ya king'ang'ania katika uungo wa PN inaweza kuwa chanya sana ili kutoa nishati chanya kwa elektroni katika bandi ya valence ili kujitengeneze kwenye bandi ya conduction kutokuza jumuiya ya elektroni na holes. Mchakato huu unatokea kwenye viwango vinavyovunjika, hasa kwenye uungo wa PN unaoungwa vibaya.

Masharti

• Sharti za kutokea: Kwenye uungo wa PN unaoungwa vibaya, nguvu ya king'ang'ania ni chanya, ambayo inaweza kuwa rahisi kutoa mabadiliko ya elektroni.

• King'ang'ania cha kuvuliwa: Kiholela kutokea kwenye kiwango chache cha umeme, kati ya karibu 2.5V hadi 5.6V.

• Coefficient ya joto: Negative temperature coefficient, maana kwamba wakati joto linaruka, king'ang'ania cha kuvuliwa linaloruka.

Uvuli wa avalanche

Uvuli wa avalanche pia hutokea kwenye uungo wa PN unaopimewa vibaya, lakini ni mchakato wa ionization ya collision. Wakati king'ang'ania cha umeme kilichochaguliwa vibaya kinaruka kwenye kiwango fulani, nguvu ya king'ang'ania chanya inaongeza nguvu ya kikinetic cha elektroni huru kufika kwenye kiwango chenye nguvu sana ili kukutana na atomi katika mtandao, kutokuza jumuiya mpya ya elektroni na holes. Hii zinazotokuza zinaendelea kufanyika, kutengeneza mchakato wa chain ambao mwishowe hupeleka kwenye ongezeko la umeme.

Masharti

• Sharti za kutokea: Kwenye uungo wa PN unaoungwa kidogo, nguvu ya king'ang'ania ni ndogo, na king'ang'ania cha umeme kikubwa kinahitajika kutokana na avalanche effect.

• King'ang'ania cha kuvuliwa: Kiholela kutokea kwenye kiwango kikubwa cha umeme, karibu 5V au zaidi, kulingana na material na concentration ya doping.

• Coefficient ya joto: Positive temperature coefficient, maana kwamba wakati joto linaruka, king'ang'ania cha kuvuliwa linaloruka.

Sababu muhimu zinazofanya king'ang'ania cha Zener kuvuliwa kiwe chache kuliko king'ang'ania cha avalanche kuvuliwa ni ifuatayo:

• Concentration ya doping: Uvuli wa Zener kiholela kutokana kwenye uungo wa PN unaoungwa vibaya, ambapo uvuli wa avalanche hutokana kwenye uungo wa PN unaoungwa kidogo. Concentration ya doping chanya inamaanisha kwamba inguvu ya king'ang'ania chanya inaweza kupata kwenye king'ang'ania cha umeme chache, ili elektroni katika bandi ya valence wapate nishati chanya kutokuza kwenye bandi ya conduction. Kwa upande mwingine, uungo wa PN unaoungwa kidogo unahitaji king'ang'ania cha umeme kikubwa kupata inguvu hiyo.

• Nguvu ya king'ang'ania: Uvuli wa Zener unategemea kwa wingi kwenye mabadiliko ya elektroni kutokana na inguvu ya king'ang'ania chanya, ambapo uvuli wa avalanche unategemea kwenye inguvu ya king'ang'ania chanya zinazowezeshwa kwa ufanisi kote kwenye eneo la uungo wa PN. Kwa hiyo, uvuli wa avalanche unahitaji king'ang'ania cha umeme kikubwa kupata mchakato mzuri wa impact ionization.

• Sifa za material: Uvuli wa Zener kiholela kutokana kwenye material fulani (kama vile silicon) na ni ni na uhusiano na energy gap ya material. Uvuli wa avalanche unategemea zaidi kwenye sifa za kifiziki za material, kama vile band gap width na carrier mobility.

Mwisho

Uvuli wa Zener na uvuli wa avalanche ni mifano tofauti za kuvuliwa zinazotokea kwenye masharti tofauti na zinazo na coefficients tofauti za joto. King'ang'ania cha Zener kuvuliwa kiholela kiwe chache kuliko king'ang'ania cha avalanche kuvuliwa, kwa sababu uvuli wa Zener hutokana kwenye uungo wa PN unaoungwa vibaya, ambapo uvuli wa avalanche hutokana kwenye uungo wa PN unaoungwa kidogo, ambapo king'ang'ania cha umeme chache kinahitajika kupata inguvu ya king'ang'ania chanya, ambapo king'ang'ania cha umeme kikubwa kinahitajika kupata mchakato mzuri wa impact ionization.