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。
基本介紹
- 中文名：齊納擊穿
- 外文名：ZENER BREAKDOWN
- 又稱：隧道擊穿
- 解釋：生電子—空穴對致使電流急劇增大
- 性質：一種物理現象
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齊納擊穿由來
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，矽器件擊穿電壓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(矽器件擊穿電壓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
齊納擊穿簡介
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。
齊納擊穿常發生在摻雜濃度比較高的PN結中，因為此時空間電荷層比較薄，一個很小的反向電壓就可以在空間電荷區內建立一個很強的電場(通常高達108V/cm)。
當溫度升高時，電子熱運動加劇，較小的反向電壓就能把價電子從共價鍵中拉出來，所以溫度上升時，擊穿電壓下降，也就是說，齊納擊穿具有負的溫度係數。
特點
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。
由隧道效應決定的擊穿電壓，其溫度係數是負的，即擊穿電壓隨溫度升高而減小，這是由於溫度升高禁頻寬度減小的結果。而由雪崩倍增決定的擊穿電壓，由於碰撞電離率(電離率表示一個載流子在電場作用下漂移單位距離所產生的電子空穴對數目)隨溫度升高而減小，其溫度係數是正的，即擊穿電壓隨溫度升高而增加。
對於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。
