Zener Breakdown και Avalanche Breakdown

Η δίοδος είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια. Αυτά τα δύο ηλεκτρόδια είναι το θετικό και το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Αυτές οι δίοδοι αποτελούνται από ημιαγωγικά υλικά όπως το γερμάνιο, το πυρίτιο και το σελήνιο. Η πιο σημαντική ιδιότητα των διόδων είναι ότι μπορούν να μεταφέρουν ρεύμα μόνο προς μία κατεύθυνση. Οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ως ρυθμιστές τάσης, διακόπτες, ανορθωτές κ.λπ. Η δίοδος σύνδεσης PN είναι ένας τύπος διόδου που έχει αρνητική πλευρά (n) και θετική πλευρά (p). Οι δίοδοι σύνδεσης PN κατασκευάζονται με την προσθήκη ακαθαρσιών στις δύο πλευρές του ημιαγώγιμου υλικού της διόδου. Δύο τέτοιες δίοδοι σύνδεσης PN είναι η δίοδος Zener και η δίοδος χιονοστιβάδας. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση της βλάβης Zener και της βλάβης χιονοστιβάδας. Τι είναι η δίοδος Zener; Η δίοδος Zener είναι αρκετά παρόμοια με μια κανονική δίοδο διασταύρωσης PN, αλλά λειτουργεί κυρίως σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης. Ωστόσο, όταν μια συνηθισμένη δίοδος σύνδεσης PN συνδέεται σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης, είναι δίοδος Zener. Μια δίοδος Zener δεν είναι παρά μια δίοδος διασταύρωσης PN που έχει εμποτιστεί σε μεγάλο βαθμό. Μια τέτοια δίοδος έχει σχεδιαστεί ειδικά για διάφορες σημαντικές εφαρμογές. Δίοδος Zener Όταν μια δίοδος Zener έχει πόλωση προς τα εμπρός, θα λειτουργεί όπως οι συνηθισμένες δίοδοι. Ωστόσο, όταν η δίοδος σύνδεσης PN βρίσκεται σε κατάσταση αντίστροφης πόλωσης, το στρώμα εξάντλησης της διόδου θα γίνει ευρύτερο. Αν συνεχίσουμε να αυξάνουμε την αντίστροφη τάση, το στρώμα εξάντλησης της διόδου θα γίνει ευρύτερο. Θα υπάρχει επίσης ένα σταθερό αντίστροφο ρεύμα κορεσμού λόγω των μειοψηφικών φορέων. Καθώς η αντίστροφη τάση συνεχίζεται να εφαρμόζεται κατά μήκος της διασταύρωσης της διόδου, οι φορείς μειοψηφίας θα αποκτήσουν επαρκή κινητική ενέργεια λόγω του ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια θα συγκρουστούν με τα ακίνητα ιόντα που υπάρχουν στο στρώμα εξάντλησης και θα δημιουργήσουν περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα νεοπαραγόμενα ηλεκτρόνια θα αποκτήσουν επίσης επαρκή κινητική ενέργεια και θα παράγουν επίσης περισσότερα ηλεκτρόνια. Εξαιτίας αυτού του φαινομένου, θα δημιουργηθεί ένας τεράστιος αριθμός ελεύθερων ηλεκτρονίων και η δίοδος θα γίνει αγώγιμη. Τι είναι το Zener Breakdown; Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση στους ακροδέκτες μιας διόδου σύνδεσης PN με υψηλή πρόσμειξη, αμέσως η περιοχή εξάντλησης της διόδου θα αρχίσει να επεκτείνεται. Εξαιτίας αυτής της τάσης, θα δημιουργηθεί ένας μεγάλος αριθμός φορέων ηλεκτρονίων και οπών. Η περιοχή εξάντλησης έχει ηλεκτρόνια στη μία πλευρά και οπές στην άλλη πλευρά. Αυτοί οι φορείς φορτίου θα βοηθήσουν στη δημιουργία ενός πολύ ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου κατά μήκος της διασταύρωσης της διόδου. Το μέγεθος του παραγόμενου ηλεκτρικού πεδίου θα εξαρτηθεί από το μέγεθος της αντίστροφης τάσης που εφαρμόζεται. Καθώς αυξάνεται η αντίστροφη πολωμένη τάση, το μέγεθος του παραγόμενου ηλεκτρικού πεδίου θα αυξηθεί επίσης.Ανάλυση Zener Αυτό το ηλεκτρικό πεδίο θα αρχίσει να ασκεί δύναμη στα ηλεκτρόνια που υπάρχουν στη ζώνη σθένους. Θα αρχίσει να έλκει τα ηλεκτρόνια στη ζώνη υψηλότερης ενέργειας που είναι επίσης γνωστή ως ζώνη αγωγιμότητας. Με αυτόν τον τρόπο, ένας τεράστιος αριθμός ηλεκτρονίων θα εισέλθει στη ζώνη αγωγιμότητας και θα βοηθήσει στη διαδικασία αγωγής. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διάσπαση Zener και έχει πολλές εφαρμογές. Τι είναι μια δίοδος χιονοστιβάδας; Μια δίοδος χιονοστιβάδας είναι βασικά ένας τύπος διόδου που έχει σχεδιαστεί για να προκαλεί διάσπαση χιονοστιβάδας σε μια συγκεκριμένη τάση αντίστροφης πόλωσης. Η διασταύρωση PN της διόδου χιονοστιβάδας είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε να αποτρέπει τη συγκέντρωση ρεύματος έτσι ώστε η δίοδος να παραμένει άθικτη από τη διάσπαση της χιονοστιβάδας.Δίοδος χιονοστιβάδαςΗ δίοδος χιονοστιβάδας είναι κατασκευασμένη με τρόπο παρόμοιο με αυτόν της διόδου Zener, και η διάσπαση της χιονοστιβάδας, καθώς και η διάσπαση Zener, υπάρχουν σε μια δίοδο χιονοστιβάδας. Οι δίοδοι χιονοστιβάδας είναι ειδικά σχεδιασμένες για καταστροφή χιονοστιβάδας και παρουσιάζουν πτώση τάσης λόγω των συνθηκών βλάβης. Σε αντίθεση με τις δίοδοι Zener, οι δίοδοι χιονοστιβάδας διατηρούν μια τάση που είναι υψηλότερη από την τάση διάσπασης. Αυτό το χαρακτηριστικό της διόδου χιονοστιβάδας παρέχει καλύτερη προστασία από υπερτάσεις σε σύγκριση με μια δίοδο Zener. Μια δίοδος χιονοστιβάδας έχει μικρό θετικό συντελεστή τάσης θερμοκρασίας. Τι είναι η Ανάλυση Χιονοστιβάδας; Σε μια συσκευή σύνδεσης PN, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται στην περιοχή εξάντλησης. Ως αποτέλεσμα, έχουν ταχύτητα και εξαιτίας αυτού, αυτά τα ηλεκτρόνια θα έχουν επίσης κινητική ενέργεια. Οι φορείς μειοψηφίας φορτίου θα μετακινηθούν τυχαία μέσα στη συσκευή ημιαγωγών λόγω της ταχύτητάς τους. Αυτά τα ηλεκτρόνια θα συγκρουστούν με άλλα ακίνητα ηλεκτρόνια που συγκρατούνται σφιχτά στο άτομο λόγω του ομοιοπολικού δεσμού. Τα δεσμευμένα ηλεκτρόνια θα σπάσουν τον ομοιοπολικό δεσμό και θα βοηθήσουν στη διαδικασία αγωγιμότητας μετακινώντας στη ζώνη αγωγιμότητας. Αυτό συμβαίνει λόγω των ηλεκτρονίων υψηλής ταχύτητας που κινούνται στην περιοχή εξάντλησης. Αυτά τα ηλεκτρόνια μεταφέρουν μέρος της κινητικής τους ενέργειας στα ακίνητα ηλεκτρόνια προκαλώντας την κίνηση τους.Καταστροφή χιονοστιβάδαςΑυτό αναγκάζει τα ακίνητα ηλεκτρόνια να κινηθούν προς τη ζώνη αγωγιμότητας. Καθώς το μέγεθος της αντίστροφης τάσης πόλωσης κατά μήκος της διόδου αυξάνεται, η κινητική ενέργεια θα αυξηθεί επίσης. Αυτό θα προκαλέσει ολοένα και περισσότερα ηλεκτρόνια να συγκρούονται μεταξύ τους με αποτέλεσμα τη δημιουργία ρεύματος. Αυτό το υψηλό ρεύμα μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση της διόδου. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται επίσης Καταστροφή Χιονοστιβάδας. Διαφορές μεταξύ Καταστροφής Zener και Καταστροφής Χιονοστιβάδας Η κύρια διαφορά έγκειται στη λειτουργία των δύο διόδων. Η βλάβη Zener προκαλείται όταν υπάρχει υψηλό ηλεκτρικό πεδίο κατά μήκος της διασταύρωσης. Από την άλλη πλευρά, το φαινόμενο της Καταστροφής της Χιονοστιβάδας συμβαίνει λόγω της σύγκρουσης ηλεκτρονίων που κινούνται με πολύ μεγάλη ταχύτητα. Μια άλλη διαφορά έγκειται στη φύση του ντόπινγκ. Το Zener Breakdown συμβαίνει σε διόδους με έντονη πρόσμειξη, ενώ η διάσπαση Avalanche λαμβάνει χώρα σε μια ελαφρά ντοπαρισμένη δίοδο. Ο συντελεστής θερμοκρασίας της κατανομής Avalanche και Zener είναι επίσης διαφορετικός. Η τάση διάσπασης του Zener θα ποικίλλει αντιστρόφως ανάλογα με τη θερμοκρασία, αλλά η τάση διάσπασης της χιονοστιβάδας θα ποικίλλει άμεσα ανάλογα με τη θερμοκρασία. Η τάση λειτουργίας είναι επίσης διαφορετική σε βλάβη Zener και Avalanche. Η διάσπαση Zener συμβαίνει όταν η τάση λειτουργίας είναι μικρότερη από 5 V ενώ η διακοπή της χιονοστιβάδας συμβαίνει όταν η τάση λειτουργίας είναι μεγαλύτερη από 5 V. Μια άλλη σημαντική διαφορά μεταξύ της βλάβης Avalanche και Zener είναι η κίνηση της ζώνης αγωγιμότητας και της ζώνης βαλβίδας. Σε περίπτωση κατάρρευσης της χιονοστιβάδας, η ζώνη σθένους θα ωθηθεί προς την κατεύθυνση της ζώνης αγωγιμότητας. Λοιπόν, πρόκειται για μια επισκόπηση της ανάλυσης Zener και της ανάλυσης Avalanche. Γνωρίσαμε τις λειτουργίες αυτών των διόδων. Γνωρίσαμε επίσης για την ανάλυση Zener και την ανάλυση Avalanche και διάφορους όρους που σχετίζονται με αυτό. Μπορείτε να αναφέρετε μερικές εφαρμογές της Διόδου Zener;

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων