1 简介
PN结有单向导电性,正向电阻小,反向电阻很大。
当反向电压增大到一定数值时,反向电流突然增加。就是反向电击穿。它分雪崩击穿和齐纳击穿(隧道击穿)。
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。
利用这个特性制作的二极管就是雪崩二极管
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。
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
它是在外加电压作用下可以产生高频振荡的晶体管。产生高频振荡的工作原理是:利用雪崩击穿对晶体注入载流子,因载流子渡越晶片需要一定的时间,所以其电流滞后于电压,出现延迟时间,若适当地控制渡越时间,那么,在电流和电压关系上就会出现负阻效应,从而产生高频振荡。它常被应用于微波领域的振荡电路中。
2 工作原理
在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,就会在电场作用下获得的能量增大,在晶体中运动的电子和空穴将不断地与晶体原子又发生碰撞,当电子和空穴的能量足够大时,通过这样的碰撞的可使共价键中的电子激发形成自由电子–空穴对。新产生的电子和空穴也向相反的方向运动,重新获得能量,又可通过碰撞,再产生电子–空穴对,这就是载流子的倍增效应。当反向电压增大到某一数值后,载流子的倍增情况就像在陡峻的积雪山坡上发生雪崩一样,载流子增加得多而快,这样,反向电流剧增, PN结就发生雪崩击穿。利用该特点可制作高反压二极管。下图是雪崩击穿的示意图.
雪崩二极管是一种负阻器件,特点是输出功率大,但噪声也很大。主要噪声来自于雪崩噪声,是由于雪崩倍增过程中产生电子和空穴和无规则性所引起的,其性质和散弹噪声类似。雪崩噪声是雪崩二极管振荡器的噪声远高于其它振荡器的主要原因
雪崩二极管(7张)