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  • 為何二極管擊穿后不再具有單向導電性
    • 發布時間:2020-10-10 18:10:49
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    為何二極管擊穿后不再具有單向導電性
    總的來說,只要加的反向電壓足夠大,耗盡區最大電場強度就會足夠大,當電場強度達到臨界擊穿場強時 PN 結就擊穿了(也可以說是反向電流急劇增加)。下面從微觀物理層面看一下擊穿機理。
    首先看下二極管 (PN結)擊穿都有什么機制:
    形成反偏 PN 結擊穿的物理機制有三種:
    1)齊納擊穿 (zener breakdown)
    2)雪崩擊穿 (avalanche breakdown)
    3)熱擊穿 (thermal breakdown)
    然后解釋下三種擊穿機制:
    二極管擊穿
    齊納擊穿是重摻雜 PN 結量子效應下的隧穿機制。在重摻雜條件下,P 區價帶與 N 區導帶相距近(N 區導帶底部低于 P 區價帶頂部),反偏電壓可以輕易地使 P 區價帶中的電子直接隧穿到到 N 區的導帶中,形成電流(擊穿電流)。穩壓二極管的英文叫 zener diode,這是因為其是利用了齊納擊穿特性,但是利用雪崩擊穿特性也能制作穩壓二極管。
    雪崩擊穿是在高反偏電壓下(外加的反向電場足夠大),高能量的電子撞擊其他電子導致電子脫離了共價鍵束縛,從而使載流子數量成倍增加(或者叫雪崩增加)。雪崩擊穿是 PN 結的主要擊穿機制。
    熱擊穿是在高溫下,半導體電阻率隨溫度增加而減小,電流隨著電阻率的降低而增大,如果熱量產生超過了二極管自身的散熱能力,二極管的電流就會一直增加(會導致不可逆化),而二極管的熱擊穿一般是先發生了前兩種擊穿(齊納擊穿或雪崩擊穿)有了很大電流之后發生的。
    總結一下,齊納擊穿和雪崩擊穿是軟擊穿,就是說在臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數值,在這個低阻區中電流可在很大范圍內變化而電壓基本不變。但是熱擊穿是不可逆的。
    也就是說無論哪種擊穿機制,從 PN 結內部看都是反向電流急劇增大,所以你看反向有電流而且電流還很大,所以二極管不再只具有單向導電性。
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