Der Zener-Durchbruch und der Avalanche-Durchbruch sind zwei verschiedene Mechanismen, durch die ein PN-Übergang bricht. Lawinen- und Zener-Durchbruch treten beide in Dioden unter Sperrvorspannung auf. Der Lawinendurchbruch erfolgt aufgrund der Ionisierung von Elektronen und Lochpaaren, während der Zenerdurchbruch aufgrund der starken Dotierung auftritt.
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Was ist Zener-Aufschlüsselung?
Wenn eine Sperrspannung an eine Zenerdiode angelegt wird, bewirkt dies, dass ein sehr intensives elektrisches Feld über einen schmalen Verarmungsbereich auftritt. Ein derart starkes elektrisches Feld ist stark genug, um einen Teil der Valenzelektronen durch Übernahme ihrer kovalenten Bindung in das Leitungsband zu ziehen. Diese Elektronen werden dann zu freien Elektronen, die für die Leitung zur Verfügung stehen. Eine große Anzahl solcher freier Elektronen wird einen großen Sperrstrom durch die Zener-Diode bilden, und aufgrund des Zener-Effekts muss ein Durchbruch aufgetreten sein.
Der Vorgang, bei dem sich die Elektronen über die Barriere vom Valenzband des p-Typ-Materials zum Leitungsband des leicht gefüllten n-Typ-Materials bewegen, wird als Zener-Durchbruch bezeichnet.
Was ist Lawinenzusammenbruch?
Der Lawinendurchbruch ist ein Phänomen, das sowohl in Halbleiter- als auch in Isoliermaterialien auftreten kann und als ein Prozess der Erhöhung der freien Elektronen oder des elektrischen Stroms in Halbleiter- und Isoliermaterialien durch Anlegen der Hochspannung beschrieben werden kann. Beim Anlegen einer Hochspannung werden Elektronen aus ihren kovalenten Bindungen gezogen und dann auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Diese Elektronen kollidieren anschließend mit anderen Atomen. Jeder Stoß erzeugt mehr Elektronen, was wiederum zu mehr Stößen führt, der Strom im Halbleiter steigt schnell an und das Material kann schnell zerstört werden.
Im Folgenden erfahren Sie mehr über die Unterschiede zwischen der Aufschlüsselung von Zener und Avalanche.
Der Unterschied
- Der Zener -Durchschlag auftritt , wenn das schwere elektrische Feld über den angewandt wird PN – Übergang während des Lawinendurchbruch in dem wegen der Kollision der Elektronen auftritt PN – Übergang.
- Ein Zener-Durchbruch tritt in den stark dotierten Übergängen mit schmalen Verarmungsbreiten (dünner Bereich) auf, während ein Lawinendurchbruch in den leicht dotierten Übergängen mit großen Verarmungsbreiten (dicker Bereich) auftritt.
- Der Zener-Durchbruch tritt aufgrund des Aufbrechens kovalenter Bindungen durch starke elektrische Felder auf, die im Verarmungsbereich durch die Sperrspannung aufgebaut werden, während ein Lawinendurchbruch bei höheren Sperrspannungen auftritt, wenn thermisch erzeugte Elektronen genügend kinetische Energie erhalten, um durch Kollision mehr Elektronen zu erzeugen.
- Die Durchbruchspannung und die Temperatur des Zener-Durchbruchs sind umgekehrt proportional zueinander, während die Durchbruchspannung und die Temperatur des Lawinendurchbruchs direkt proportional zueinander sind.
- Der Temperaturkoeffizient des Zener ist negativ, während der Temperaturkoeffizient des Lawinendurchbruchs positiv ist.
- Die Durchbruchspannung von Zener nimmt ab, wenn die Temperatur steigt, wohingegen die Durchbruchspannung von Zener abnimmt, wenn die Temperatur steigt.
- Die Ionisierung beim Zener-Durchbruch ist auf die starke Intensität des elektrischen Feldes zurückzuführen, während die Ionisierung beim Lawinendurchbruch auf den Einfluss des Kollisionseffekts zurückzuführen ist.
- Beim Zener-Durchbruch ist die Intensität des elektrischen Feldes stark genug, während die Intensität des elektrischen Feldes gering ist.
- Beim Zener-Durchbruch ist die Dotierungskonzentration am Übergang hoch, während die Dotierungskonzentration am Übergang beim Lawinendurchbruch am Minimum ist.
- Nach dem Zener-Durchbruch wird die Spannung nicht beeinflusst, wohingegen beim Auftreten eines Lawinendurchbruchs die Spannung dazu neigt, beeinflusst zu werden (verändert sich).
- Sobald Zener einen Durchbruch erleidet und die Sperrspannung von der Diode entfernt wird, kehrt der Übergang in seine normale Position zurück. Auf der anderen Seite wird die Kreuzung nach dem Zusammenbruch der Lawine vollständig zerstört und kann ihre Position nicht zurückerlangen.
- Die VI-Eigenschaften des Zener-Durchbruchs weisen eine scharfe Kurve auf, während die Eigenschaften des Lawinendurchbruchs keine scharfe Kurve aufweisen.
- Der Zener-Durchbruch erzeugt Elektronen, während die Lawine aufgrund des thermischen Effekts Paare von Elektronen und Löchern erzeugt.
- Das Rückwärtspotential des Zener ist gering, während das Rückwärtspotential der Lawine hoch ist.
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Zener-Aufschlüsselung vs. Lawinenaufschlüsselung in Tabellenform
| VERGLEICHSGRUNDLAGE | ZENER-AUFBRUCH | LAWINENAUSLÖSUNG |
| Auftreten | Tritt auf, wenn das starke elektrische Feld über den PN- Übergang angelegt wird | Tritt aufgrund der Kollision der Elektronen innerhalb des P – N – Übergang. |
| Doping | Tritt in den stark dotierten Übergängen mit schmalen Verarmungsbreiten (dünner Bereich) auf. | Tritt in den Übergängen auf, die leicht dotiert sind und große Verarmungsbreiten (dicker Bereich) aufweisen. |
| Zustand | Tritt aufgrund des Aufbrechens kovalenter Bindungen durch starke elektrische Felder auf, die im Verarmungsbereich durch die Sperrspannung aufgebaut werden. | Tritt bei höheren Sperrspannungen auf, wenn thermisch erzeugte Elektronen genügend kinetische Energie erhalten, um durch Kollision mehr Elektronen zu erzeugen. |
| Beziehung zwischen Spannung und Temperatur | Die Durchbruchspannung und die Temperatur des Zener-Durchbruchs sind umgekehrt proportional zueinander. | Durchbruchspannung und Temperatur des Lawinendurchbruchs sind direkt proportional zueinander. |
| Temperaturkoeffizient | Der Temperaturkoeffizient des Zeners ist negativ. | Der Temperaturkoeffizient des Lawinendurchbruchs ist positiv. |
| Spannung gegen Temperatur | Die Durchbruchspannung von Zener nimmt mit steigender Temperatur ab. | Die Durchbruchspannung des Zener nimmt mit steigender Temperatur ab. |
| Ionisation | Die Ionisierung beim Zener-Durchbruch ist auf die starke Intensität des elektrischen Feldes zurückzuführen. | Die Ionisation beim Lawinendurchbruch ist auf den Einfluss des Kollisionseffekts zurückzuführen. |
| Intensität des elektrischen Feldes | Beim Zener-Durchbruch ist die Intensität des elektrischen Feldes stark genug. | Die Stärke des elektrischen Feldes ist gering. |
| Konzentrationsniveau des Dopings an der Kreuzung | Die Konzentration der Dotierung ist am Übergang hoch | Die Dotierungskonzentration am Übergang ist beim Lawinendurchbruch am geringsten. |
| Am Ende des Zusammenbruchs | Nach dem Zener-Durchbruch wird die Spannung nicht beeinflusst. | Wenn ein Lawinendurchbruch auftritt, wird die Spannung tendenziell beeinflusst (kann schwanken). |
| Nach der Panne | Sobald Zener einen Durchbruch erleidet und die Sperrspannung von der Diode entfernt wird, kehrt der Übergang in seine normale Position zurück. | Sobald die Lawine den Zusammenbruch erleidet, wird die Kreuzung vollständig zerstört und sie kann ihre Position nicht zurückerlangen. |
| Aufschlüsselungsmerkmale | Die VI-Charakteristiken des Zener-Durchbruchs weisen eine scharfe Kurve auf. | Die Lawinendurchbrucheigenschaften weisen keine scharfe Kurve auf. |
| Ergebnis der Panne | Der Zener-Durchbruch erzeugt Elektronen. | Die Lawine erzeugt aufgrund des thermischen Effekts Paare von Elektronen und Löchern. |
| Umkehrpotential | Das Rückwärtspotential des Zeners ist gering. | Das Rückwärtspotential von Lawinen ist hoch. |
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