一文詳解雪崩擊穿與齊納擊穿

雪崩擊穿

材料摻雜濃度較低的PN結中，當PN結反向電壓增加時，空間電荷區(qū)中的電場隨著增強。這樣通過空間電荷區(qū)的電子，就會在電場作用下，使獲得的能量增大。在晶體中運行的電子將不斷的與晶體原子發(fā)生碰撞，通過這樣的碰撞可使束縛在共價鍵中的價電子碰撞出來，產生自由電子和空穴。新產生的自由電子在電場作用下撞出其他價電子，又產生新的自由電子和空穴。如此連鎖反應，使得阻擋層中的載流子的數量雪崩式地增加，流過PN結的電流就急劇增大擊穿PN結，這種碰撞電離導致擊穿稱為雪崩擊穿，也稱為電子雪崩現象。

雪崩擊穿示意圖

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?yōu)樽杂呻娮?，同時產生空穴，這個過程稱為場致激發(fā)。由場致激發(fā)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。

齊納擊穿示意圖

兩者的區(qū)別：

PN結反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿，一般兩種擊穿同時存在，但在電壓低于5-6V時的擊穿以齊納擊穿為主，而電壓高于5-6V時的擊穿以雪崩擊穿為主。

齊納擊穿主要取決于空間電荷區(qū)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(qū)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(qū)的寬度有關，它要求PN結厚。對于摻雜濃度較高勢壘較薄的PN結，主要是齊納擊穿。摻雜較低因而勢壘較寬的PN結，主要是雪崩擊穿，而且擊穿電壓比較高。