雪崩击穿和齐纳击穿的区别

在半导体二极管中，术语击穿意味着二极管短路。众所周知，二极管只允许电流在一个方向（正向）流动，并阻止电流在反方向流动。但是，当反向施加的电压超过极限（称为击穿电压）时，二极管也开始在反向方向导通。这个阶段被称为二极管的击穿。

PN结半导体二极管中发生以下两种类型的击穿：

  • 齐纳击穿
  • 雪崩击穿

在本文中，我们将研究齐纳击穿和雪崩击穿之间所有重要的区别。但是，在了解这些区别之前，我们将学习齐纳击穿和雪崩击穿是什么，这将使我们更容易理解它们之间的区别。

什么是齐纳击穿？

由于自由电子穿过结点而发生的半导体二极管PN结击穿称为齐纳击穿。齐纳击穿主要发生在具有薄耗尽区的重掺杂二极管中。

当在PN结上施加反向高电场时，电荷载流子开始穿过结点。结果，大量电流以反向方向流过二极管。齐纳击穿是二极管PN结的暂时击穿，不会破坏二极管。因此，一旦反向电压被移除，PN结恢复其原始状态。

PN结二极管中发生齐纳击穿的反向电压值称为齐纳电压。齐纳击穿发生在高度掺杂的PN结二极管中。

什么是雪崩击穿？

PN结击穿的一种类型，其中二极管反向施加的电场增加电荷载流子的速度，这些电荷载流子通过与半导体材料的原子碰撞产生大量空穴-电子对，这被称为雪崩击穿。

在雪崩击穿的情况下，空穴-电子对的产生是连续的，这导致了自由电荷载流子的雪崩。自由电荷载流子穿过结点的流动导致二极管中产生高反向电流，这会永久破坏PN结。

发生雪崩击穿的反向施加电压称为雪崩击穿电压。雪崩击穿主要发生在具有厚耗尽区的PN结二极管中。二极管中的雪崩击穿是永久性的，即它无法恢复其原始状态。

齐纳击穿和雪崩击穿的区别

下表突出显示了齐纳击穿和雪崩击穿之间的所有主要区别：

区别依据 齐纳击穿 雪崩击穿
定义 由于隧道效应（或场致电离）而发生的PN结二极管击穿称为齐纳击穿。 由于冲击电离（即反向方向流动的自由电子数量增加）而发生的PN结二极管击穿称为雪崩击穿。
击穿电压（反向） 发生齐纳击穿的反向电压称为齐纳电压。它用VZ表示，其值通常在5到8伏之间。 发生雪崩击穿的反向电压称为雪崩击穿电压。雪崩击穿电压的值通常大于8伏，始终大于齐纳电压。
耗尽区 齐纳击穿发生在具有相对较薄耗尽区的PN结二极管中。 雪崩击穿发生在具有较厚耗尽区的PN结二极管中。
结的破坏 齐纳击穿不会破坏二极管的PN结。 雪崩击穿会永久破坏二极管的PN结。
电场 在齐纳击穿中，结上的电场很强。 在雪崩击穿的情况下，结上的电场相对较弱。
掺杂水平 齐纳击穿发生在重掺杂的PN结二极管中。 雪崩击穿可以发生在任何掺杂水平的二极管中。
反向电压 齐纳击穿发生在相对较低的反向电压下。 雪崩击穿发生在高于齐纳电压的反向电压下。
电离 在齐纳击穿的情况下，电离是由于电场引起的。 在雪崩击穿的情况下，电离是由于电荷载流子和原子之间的碰撞引起的。
击穿电压与温度的关系 齐纳击穿电压与温度成反比。 雪崩击穿电压与温度成正比。
击穿后电压的变化 在齐纳击穿的情况下，一旦发生击穿，二极管上的反向电压保持恒定。 即使在雪崩击穿发生后，二极管上的电压也可能发生变化。
电压温度系数 齐纳击穿具有负的电压温度系数，即齐纳电压随着温度的升高而降低。 雪崩击穿具有正的电压温度系数，这意味着雪崩击穿电压随着温度的降低而升高。
电荷载流子 齐纳击穿产生电子。 雪崩击穿产生空穴-电子对。
对结的影响 在齐纳击穿的情况下，PN结恢复其原始状态。 在雪崩击穿的情况下，PN结不会恢复其原始状态。

结论

两者之间最显著的区别在于，齐纳击穿发生在相对较低的反向电压下并且是可逆的，而雪崩击穿发生在较高的反向电压下并且是不可逆的。因此，齐纳击穿不会损坏二极管，而雪崩击穿可能会永久损坏二极管。

更新于：2022年9月2日

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