В электронике эффект Зенера (используемый в первую очередь в так называемом диоде Зенера ) — это тип электрического пробоя , открытый Кларенсом Мелвином Зенером . Он происходит в обратно смещенном p-n-диоде , когда электрическое поле обеспечивает туннелирование электронов из валентной зоны в зону проводимости полупроводника , что приводит к появлению многочисленных свободных неосновных носителей , которые внезапно увеличивают обратный ток . [1]
Под высоким напряжением обратного смещения обедненная область pn-перехода расширяется, что приводит к возникновению сильного электрического поля через переход. [2] Достаточно сильные электрические поля обеспечивают туннелирование электронов через обедненную область полупроводника , что приводит к появлению многочисленных свободных носителей заряда . Эта внезапная генерация носителей быстро увеличивает обратный ток и приводит к высокой наклонной проводимости диода Зенера .
Эффект Зенера отличается от лавинного пробоя . При лавинном пробое неосновные носители заряда в переходной области ускоряются электрическим полем до энергий, достаточных для освобождения пар электрон-дырка посредством столкновений со связанными электронами. Эффект Зенера и лавинный эффект могут происходить одновременно или независимо друг от друга. В общем случае пробои диодных переходов, происходящие ниже 5 вольт, вызваны эффектом Зенера, тогда как пробои, происходящие выше 5 вольт, вызваны лавинным эффектом. [3] Пробои, происходящие при напряжениях, близких к 5 В, обычно вызваны некоторой комбинацией двух эффектов. Установлено, что пробой Зенера происходит при напряженности электрического поля около3 × 10 7 В/м . [1] Пробой Зенера происходит в сильнолегированных переходах (полупроводник p-типа умеренно легированный и n-типа сильно легированный), что приводит к образованию узкой обедненной области. [2] Лавинный пробой происходит в слаболегированных переходах, что приводит к образованию более широкой обедненной области. Повышение температуры в переходе увеличивает вклад эффекта Зенера в пробой и уменьшает вклад лавинного эффекта.