Wikipedia sagt:
Der Zener-Effekt unterscheidet sich vom Lawinendurchbruch. Beim Lawinendurchbruch werden Minoritätsträgerelektronen im Übergangsbereich durch das elektrische Feld auf Energien beschleunigt, die ausreichen, um Elektron-Loch-Paare durch Kollisionen mit gebundenen Elektronen freizusetzen. Der Zener- und der Avalanche-Effekt können gleichzeitig oder unabhängig voneinander auftreten. Im Allgemeinen werden Diodenübergangsdurchbrüche, die unter 5 Volt auftreten, durch den Zener-Effekt verursacht, während Durchbrüche, die über 5 Volt auftreten, durch den Lawineneffekt verursacht werden. Durchschläge, die bei Spannungen nahe 5 V auftreten, werden normalerweise durch eine Kombination der beiden Effekte verursacht. Es wurde festgestellt, dass die Zener-Durchbruchspannung bei einer elektrischen Feldstärke von etwa 3×107 V/m auftritt.[1] Zener-Durchbruch tritt in stark dotierten Übergängen auf (p-Halbleiter mäßig dotiert und n-Typ stark dotiert). was eine schmale Verarmungsregion erzeugt.[2] Der Lawinendurchbruch tritt in leicht dotierten Übergängen auf, die einen breiteren Verarmungsbereich erzeugen. Eine Temperaturerhöhung im Übergang erhöht den Beitrag des Zener-Effekts zum Durchbruch und verringert den Beitrag des Lawineneffekts.
Meine Frage ist, kann in einer Diode, hauptsächlich unter Zener-Durchbruch, eine Erhöhung der Sperrvorspannung einen Lawinendurchbruch verursachen?
Zener-Durchbruch (der von Clarence Zener beschriebene Durchbruchmechanismus) tritt in praktischen Halbleiterbauelementen bei niedrigen Spannungen auf. Der Lawinendurchbruch dominiert bei hohen Spannungen und beinhaltet eine Verstärkung durch trägererzeugende Prozesse, ähnlich einem kleinen Steinschlag, der eine Lawine auslöst.
Der Zener-Durchbruch hat einen negativen Temperaturkoeffizienten der Spannung, während der Lawinendurchbruch einen positiven Temperaturkoeffizienten hat.
In praktischen Si-Bauelementen, siehe Abbildung Nr. 1, sind beide Prozesse vorhanden, aber der Zener-Prozess dominiert das Niederspannungs-Durchbruchverhalten, während Avalanche bei höheren angelegten Spannungen dominiert.
Der Temperaturkoeffizient bei 5 V ist sehr nahe Null, was anzeigt, dass beide Prozesse nahezu gleich beitragen. Dies bedeutet jedoch nicht, dass das Zener-Verhalten „umgewandelt“ wird, es bedeutet lediglich, dass die durch Lawineneffekte erzeugte Flut von zusätzlichen Ladungsträgern wichtiger sein kann als der Zener-Beitrag.
Sobald Sie irgendeine Art von Durchbruch haben, wird der von der Verarmungsregion beigetragene Differenzwiderstand dramatisch reduziert. Wenn Sie also die externe Spannung verdoppeln, verdoppeln Sie nicht die Spannung über der Verarmungsregion, sondern erhöhen sie nur ein wenig, während ein ein zunehmender Bruchteil des Spannungsabfalls tritt in den Kontakten und dem Massenhalbleiter und anderswo auf.
Also werde ich sagen, wahrscheinlich nicht in der Praxis, oder zumindest nicht viel. Wenn Sie jedoch die externe Spannung ausreichend hochdrehen, erhalten Sie im Prinzip genügend Spannung über dem Verarmungsbereich, um einen Lawinenstrom zu induzieren, der die (vermutlich) viel viel größere Menge an Zenerstrom ergänzen würde. (Ich könnte mich irren, das ist nur eine Vermutung.)
Wenn ich mich nicht irre, ist der Zener-Durchbruch durch zwei verschiedene Prozesse gekennzeichnet: Feldemission und Avalanche-Durchbruch. Soweit ich mich erinnere, erklärte mein Lehrer den Lawinendurchbruch als das Brechen von Bindungen. Er sagte, dass diese beiden Prozesse gleichzeitig stattfinden.
Wie auch immer, Ihre Quelle zitiert sie (Zener-Zusammenbruch und Avalanche-Zusammenbruch) als zwei Prozesse, die gleichzeitig oder unabhängig voneinander auftreten können. Nach meinem Verständnis Ihrer Frage verstehe ich nicht, wie sich eine Erhöhung der Sperrvorspannung auf den Durchbruch auswirkt. Sobald der Durchbruch erreicht ist, bleibt die Spannung an der Zenerdiode konstant und das eine verstärkt das andere, was zu einer Art Kettenreaktion führt .
Ja. Wenn Sie es irgendwie schaffen, eine enorme Vorspannung weit über die Zener-Durchbruchbedingung hinaus an Ihren Übergang anzulegen, würde dies bedeuten, dass ein Großteil des Stroms, der über den Übergang tunnelt, aus Ladungsträgern bestehen würde, die mit sehr hoher Energie injiziert werden. Diese Hochenergieträger können dann Lawinen überfluten und mehr zeugen.
Spottdrossel