齊納擊穿
| 齊納擊穿 |
當PN結的摻雜濃度很高時，阻擋層就十分薄。這種阻擋層特別薄的PN結，只要加上不大的反向電壓，阻擋層內部的電場強度就可達到非常高的數值。這種很強的電場強度可以把阻擋層內中性原子的價電子直接從共價鍵中拉出來，變為自由電子，同時產生空穴，這個過程稱為場致激發。由場致激發而產生大量的載流子，使PN結的反向電流劇增，呈現反向擊穿現象。這種擊穿通常稱為齊納擊穿。齊納擊穿發生在摻雜濃度很高的PN結上，同時在此較低的外加電壓時就會出現這種擊穿。
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簡介
C·M·齊納(1905-1993)，美國物理學家。他研究了半導體PN結的擊穿理論，發現除雪崩擊穿(電子碰撞引起的擊穿，硅器件擊穿電壓6V以上的比較明顯)還有一種場效應引起的擊穿，稱為齊納擊穿(硅器件擊穿電壓6V以下的比較明顯)，當環境溫度增高使空間電荷區變窄，碰撞機會減少，雪崩效應減弱，擊穿電壓就要增高，但由電壓引起的場效應增強，所似由齊納效應引起的擊穿電壓就會減小，6V左右時兩種效應互補，溫度對擊穿電壓的影響最弱，故這時穩壓管穩壓值的溫度係數最小。因為最初是由齊納提出來解釋電介質擊穿現象的，故叫齊納擊穿。當反向電壓增大到一定程度時，空間電荷區內就會建立一個很強的電場。這個強電場能把價電子從共價鍵中拉出來，從而在空間電荷區產生大量電子-空穴對。這些電子-空穴對產生後，空穴被強電場驅到P區，電子被強電場驅到N區，使反向電流猛增。這種由於強電場的作用，直接產生大量電子-空穴對而使反向電流劇增的現象叫做齊納擊穿。
評價
齊納或隧道擊穿主要取決於空間電荷區中的最大電場，而在碰撞電離機構中既與場強大小有關，也與載流子的碰撞累積過程有關。顯然空間電荷區愈寬，倍增次數愈多，因此雪崩擊穿除與電場有關外，還與空間電荷區的寬度有關。它要求結厚。而隧道效應要求結薄因為雪崩擊穿是碰撞電離的結果。如果我們以光照或是快速粒子轟擊等辦法，增加空間電荷區中的電子和空穴，它們同樣會有倍增效應。而上述外界作用對齊納擊穿則不會有明顯影響。[1]