雪崩击穿Avalanche Multiplication是由于阻挡层中的载流子的数量如雪崩式地增加,然后流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结,才由此得名。

1.雪崩击穿是什么

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和空穴,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和空穴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-空穴对。

 

新产生的载流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对。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。 

 

雪崩击穿是什么

(图片来源于互联网)

 

2.雪崩击穿特点

雪崩击穿是在电场作用下,载流子能量增大,不断与晶体原子相碰,使共价键中的电子激发形成自由电子-空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子-空穴对,这就是倍增效应。1生2,2生4,像雪崩一样增加载流子。

 

而齐纳击穿完全不同,在高的反向电压下,PN结中存在强电场,它能够直接破坏。共价键将束缚电子分离来形成电子-空穴对,形成大的反向电流。齐纳击穿需要的电场强度很大,只有在杂质浓度特别大的PN结才做得到。(杂质大电荷密度就大)

 

一般的二极管掺杂浓度没这么高,它们的电击穿都是雪崩击穿。齐纳击穿大多出现在特殊的二极管中,就是稳压二极管

 

两种二极管都是工作在反向击穿区,二者的区别在于耐受暂态脉冲冲击能力和籍位电压水平等方面有所差异。防雷设计中就是应用两种二极管的伏安特性来抑制雷电过电压。


雪崩击穿是PN结反向电压增大到一数值时,载流子倍增就像雪崩一样,增加得多而快。齐纳击穿完全不同,在高的反向电压下,PN结中存在强电场,它能够直接破坏。共价键将束缚电子分离来形成电子-空穴对,形成大的反向电流。

 

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。

 

两者的区别对于稳压管来说,主要是:电压低于5—6V的稳压管,齐纳击穿为主,稳压值的温度系数为负。电压高于5—6V的稳压管,雪崩击穿为主,稳压管的温度系数为正。

 

雪崩击穿特点

(图片来源于互联网)

 

3.雪崩击穿的应用

电除尘器中的电子雪崩现象:当一个电子从放电极(阴极)向收尘极(阳极)运动时,若电场强度足够大,则电子被加速,在运动的路径上碰撞气体原子会发生碰撞电离。和气体原子第一次碰撞引起电离后,就多了一个自由电子。

 

这两个自由电子向收尘极运动时,又与气体原子碰撞使之电离,每一原子又多产生一个自由电子,于是第二次碰撞后,就变成四个自由电子,这四个电子又与气体原子碰撞使之电离,产生更多的自由电子。所以一个电子从放电极到收尘极,由于碰撞电离,电子数将雪崩似地增加,这种现象称为电子雪崩。

 

雪崩击穿的应用

(图片来源于互联网)