齐纳二极管

　　稳压二极管，英文名字Zener diode，又叫齐纳二极管。运用pn结反方向穿透情况，其电流量可在较大区域内转变而工作电压基本上一致的状况，做成的起稳压管功效的二极管。此二极管是一种直至临界值反方向击穿电压前都有着很高电阻器的半导体元器件。在这里临界值穿透点上，反方向电阻器减少到一个不大的标值，在这个低阻区中电流量提升而工作电压则维持稳定，稳压二极管是依据击穿电压来划档的，由于这个特点，稳压极管关键被做为稳压电源或工作电压标准元器件应用。稳压二极管能够 串连起來便于在较高的电流上应用，根据串连就可得到 更多的平稳工作电压。

　　基本原理

　　稳压二极管的光电流特点曲线图的正面特点和一般二极管类似，反方向特点是在反方向工作电压小于反方向击穿电压时，反方向电阻器非常大，反方向泄露电流很小。可是，当反方向工作电压邻近反方向工作电压的临界点时，反方向电流量陡然扩大，称之为穿透，在这里一临界值穿透点上，反方向电阻器陡然降至不大值。虽然电流量在非常大的范畴内转变，而二极管两边的工作电压却大部分平稳在击穿电压周边，进而达到了二极管的降压作用。

　　特性

　　稳压二极管的特征是运行于反方向穿透情况，具备平稳的直流电压。与一般二极管不一样的是，稳压二极管的工作中电流量是以负级流入正级，如图所示2-58（a）所显示。从图2-58（b）所显示稳压二极管的光电流特点曲线图由此可见，稳压二极管是运用PN结反方向穿透后，其直流电压在一定范畴内维持一致的工作原理工作中的。只需反方向电流量不超过其最高运行电流量，稳压二极管是不容易破坏的。

　　运用

　　1）典型性的串连型稳压电源电路

　　在这里电源电路中，三极管T的基极被稳压管 二极管D平稳在13V，那麼其发射极就輸出稳定的13-0.7=12.3V工作电压了，在一定范畴内，不管键入电流上升或是减少，不管负载电阻尺寸转变，输出电压都维持不会改变。这一电源电路在许多场所下都是有运用。7805便是一种串连型集成化稳压电源电路，能够 輸出5V的工作电压。7805-7824能够 輸出5-24V工作电压。在许多家用电器上均有运用。

　　2）电视里的过电压保护电源电路

　　115V是电视主供电系统工作电压，当开关电源输出电压过高时，D通断，三极管T通断，其集电极电势将由原先的上拉电阻（5V）变成低电频，根据休眠控线的工作电压使电视进到休眠维护情况。

　　3）电孤抑止电源电路

　　在电源变压器上串联连接一只适合的稳压二极管（也可连接一只一般二极管原理一样）得话，当电感在通断情况断开时，因为其电能释放出来所造成的髙压就被二极管所消化吸收，因此 当电源开关切断时，电源开关的电孤也就被解决了。这一运用电源电路在工业生产上使用得比较多，如一些很大输出功率的电磁感应吸控制回路就用到它。

　　齐纳穿透

　　当PN结的参杂浓度值很高时，阻挡层就十分薄。这类阻挡层尤其薄的PN结，只需再加上并不大的方向工作电压，阻挡层內部的场强就可实现十分高的标值。这类较强的场强能够 把阻挡层内中性原子的价电子立即从化学键中拉出去，变成自由电荷，与此同时造成空穴，这一操作过程称之为场致激起。由场致激起而发生很多的自由电子，使PN结的方向电流量猛增，展现反方向穿透状况。这类穿透一般称之为齐纳穿透。齐纳穿透产生在夹杂浓度值很高的PN结上，与此同时在这里较低的另加工作电压时便会产生这类穿透。

　　当反方向工作电压扩大到一定水平时，空间电荷区域内便会创建一个较强的静电场。这一强电场能把价电子从化学键中拉出去，进而在空间电荷区发生大量的电子器件-空穴对。这种电子器件-空穴对造成后，空穴被强静电场驱到P区，电子器件被强静电场驱到N区，使反方向电流量激增。这类因为强电磁场的功效，立即造成大量的电子器件-空穴对进而反方向电流量猛增的情况称为齐纳穿透。

　　齐纳穿透常出现在夹杂浓度值非常高的PN结中，由于这时空间电荷层非常薄，一个不大的方向工作电压就可以在空间电荷区域内创建一个较强的静电场（一般达到108V/cm）。

　　当环境温度增高时，电子器件热运动加重，较小的方向工作电压就可以把价电子从化学键中拉出去，因此 溫度上升，击穿电压降低，换句话说，齐纳穿透具备负的温度系数。

　　特性

　　齐纳或隧道施工穿透关键在于空间电荷区中的较大 静电场，而在撞击水解组织中既与磁场强度尺寸相关，也与自由电子的撞击积累全过程相关。显而易见空间电荷区愈宽，增长频次愈多，因而雪崩击穿除与静电场相关外，还与空间电荷区的总宽相关。它规定结厚。而隧穿规定结薄。［4］

　　由于雪崩击穿是撞击水解的結果。如果我们以阳光照射或者迅速颗粒负电子等方法，提升空间电荷区中的电子器件和空穴，他们一样会出现增长效用。而以上外部功效两端对齐纳穿透则不可能有显著危害。［4］

　　由隧穿决策的击穿电压，其温度系数是负的，即击穿电压随溫度上升而减少，这也是因为溫度上升带隙减少的結果。而由山崩增长决策的击穿电压，因为撞击水解率（水解率表明一个自由电子在电磁场功效下飘移企业间距所造成的电子器件氧空位对数量）随溫度上升而减少，其温度系数是正的，即击穿电压随溫度上升而提升。

　　针对夹杂浓度值较高能隙较薄的PN结，主要是齐纳穿透。夹杂较低因此能隙较宽的PN结，主要是雪崩击穿，并且击穿电压较为高。

　　基本原理

　　齐纳穿透的物理化学全过程与雪崩击穿不一样。当反方向工作电压扩大到一定值时，能隙区域内就能构建起较强的静电场，它可以同时将拘束在化学键中的价电子拉出去，使能隙区发生很多的电子器件—空穴对，产生很大的方向电流量，造成穿透。把这类在强静电场功效下，使能隙区中分子立即激起的穿透状况称之为齐纳穿透。

　　齐纳穿透一般产生在夹杂浓度值较高的PN结中。这是由于夹杂浓度值较高的PN结，空间电荷区的电子密度非常大，总宽窄小，只需加并不大的方向工作电压，就能构建起较强的静电场，产生齐纳穿透。

　　一般说来，击穿电压低于6V时需出现的穿透为齐纳穿透，高过6V时需出现的穿透为山崩 穿透。

　　运用

　　运用齐纳穿透可制成稳压二极管，又叫齐纳二极管。该二极管是一种直至临界值反方向击穿电压前都有着很高电阻器的半导体元器件。在这里临界值穿透点上，反方向电阻器减少到一个非常少的标值，在这个低阻区中电流量提升而工作电压则维持稳定，稳压二极管是依据击穿电压来划档的，由于这个特点，稳压极管关键被做为稳压电源或工作电压标准元器件应用。

　　稳压二极管能够 串连起來便于在较高的电流上应用，根据串连就可获取大量的平稳工作电压。

　　齐纳二极管基本原理和齐纳穿透

　　在一般状况下，反方向限幅的PN结中只有一个不大的电流量。这一泄露电流一直维持一个参量，直至反方向工作电压超出某一特殊的值，超出这一值以后PN结忽然逐渐有很大电流量通断（图1.15）。这一突然之间的实际意义很大的反嚮导通便是反方向穿透，要是没有一些外在的方法来限定电流量得话，它将会造成元器件的毁坏。反方向穿透一般设定了固体元件的最高工作标准电压。殊不知，假如採取适度的防范措施来限定电流量得话，反方向穿透的结能做为一个十分平稳的参照工作电压。

　　图1.15 PN结二极体的反方向穿透。

　　造成反方向穿透的一个体制是avalanche mulTIplicaTIon。考虑到一个反方向限幅的PN结。耗光区伴随着参考点升高而扩宽，但还不够快到阻拦静电场的提升。强劲的静电场加快了一些自由电子以十分高的速率越过耗光区。当这种自由电子撞击到结晶中的塬子时，她们碰撞松的价电子且造成了附加的自由电子。由于一个自由电子能根据碰撞来造成附加的成千上万上海外国语的自由电子就仿佛一个滚雪球能造成一场山崩一样，因此 这一环节叫avalanche mulTIplicaTIon。

　　反方向穿透的另一个体制是tunneling。Tunneling是一种量子科技体制全过程，它能使颗粒在无论有任何的阻碍存有时都能挪动一小一段距离。假如耗光区充足薄，那麼自由电子就能靠tunneling弹跳以往。Tunneling电流量关键在于耗光区总宽和结上的电流差。Tunneling造成的反方向穿透称之为齐纳穿透。

　　结的反方向击穿电压在于耗光区的总宽。耗光区越宽必须越高的击穿电压。就如此前探讨的一样，夹杂的越硬，耗光区越宽，击穿电压越高。当击穿电压小于5伏时，耗光区过薄了，主要是齐纳穿透。当击穿电压高过5伏时，主要是雪崩击穿。设计方案出的首要工作中于反嚮导通的情况的PN二极体依据占主导性的工作方案各自称之为齐纳二极体或山崩二极体。齐纳二极体的击穿电压小于5伏，而山崩二极体的击穿电压高过5伏。一般技术工程师们无论她们的工作中塬理都把她们称之为齐纳管。因而关键靠雪崩击穿工作中的7V齐纳管很有可能会让人疑惑不解。

　　事实上，结的击穿电压不但和它的夹杂特点相关还和它的立体几何样子相关。之上探讨剖析了一种由二种匀称夹杂的半导体材料地区在一个平面图交叉的平面图结。儘管有一些真真正正的结类似这类梦想状况，大部分结是弯折的。折射率提升了静电场，减少了击穿电压。夹角越小，击穿电压越低。这一效用对薄结的击穿电压由非常大的危害。大部分肖特基二极体在金属材料－硅边界条件边沿有一个很显然的断块。静电场加强能巨大的减少肖特基二极体的精确测量击穿电压，除非是有尤其的对策能消弱Schottky barrier边沿的静电场。

　　图1.16是上面所谈论的全部的电路符号。PN结用一根平行线意味着负极，而肖特基二极体和齐纳二极体则对阴极端干了一些装饰。在所有的这种图示中，箭头符号的角度都指出了二极体正方向参考点下的电流的方向。在齐纳二极体中，这一箭头符号很有可能有一些欺诈，由于齐纳管一般工作中在逆向参考点情况下。针对casual observer而言，这一标记发生时边上应当再插进一句“方位反了”。

　　图1.16 PN结，肖特基，和齐纳二极体的电路图符号。有一些电路图符号中箭头符号是中空的或大半个箭头符号。

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