一文详解雪崩击穿与齐纳击穿

雪崩击穿

材料掺杂浓度较低的PN结中，当PN结反向电压增加时，空间电荷区中的电场随着增强。这样通过空间电荷区的电子，就会在电场作用下，使获得的能量增大。在晶体中运行的电子将不断的与晶体原子发生碰撞，通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子和空穴。新产生的自由电子在电场作用下撞出其他价电子，又产生新的自由电子和空穴。如此连锁反应，使得阻挡层中的载流子的数量雪崩式地增加，流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结，这种碰撞电离导致击穿称为雪崩击穿，也称为电子雪崩现象。

雪崩击穿示意图

齐纳击穿

当PN结的掺杂浓度很高时，阻挡层就十分薄。这种阻挡层特别薄的PN结，只要加上不大的反向电压，阻挡层内部的电场强度就可达到非常高的数值。这种很强的电场强度可以把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，变为自由电子，同时产生空穴，这个过程称为场致激发。由场致激发而产生大量的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿通常称为齐纳击穿。

齐纳击穿示意图

两者的区别：

PN结反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿，一般两种击穿同时存在，但在电压低于5-6V时的击穿以齐纳击穿为主，而电压高于5-6V时的击穿以雪崩击穿为主。

齐纳击穿主要取决于空间电荷区中的最大电场，而在碰撞电离机构中既与场强大小有关，也与载流子的碰撞累积过程有关。显然空间电荷区愈宽，倍增次数愈多，因此雪崩击穿除与电场有关外，还与空间电荷区的宽度有关，它要求PN结厚。对于掺杂浓度较高势垒较薄的PN结，主要是齐纳击穿。掺杂较低因而势垒较宽的PN结，主要是雪崩击穿，而且击穿电压比较高。