Efecte Zener
A l'electrònica, l'efecte Zener (emprat sobretot en el díode Zener amb el nom apropiat) és un tipus de ruptura elèctrica, descobert per Clarence Melvin Zener. Es produeix en un díode p-n polaritzat inversament quan el camp elèctric permet el túnel d'electrons des de la valència a la banda de conducció d'un semiconductor, donant lloc a nombrosos portadors minoritaris lliures que de sobte augmenten el corrent invers.[1]
Sota un alt voltatge de polarització inversa, la regió d'esgotament de la unió pn s'eixampla, la qual cosa condueix a un camp elèctric d'alta intensitat a través de la unió.[2] Els camps elèctrics prou forts permeten l'efecte túnel d'electrons a través de la regió d'esgotament d'un semiconductor, donant lloc a nombrosos portadors de càrrega lliures. Aquesta generació sobtada de portadors augmenta ràpidament el corrent invers i dóna lloc a la conductància de gran pendent del díode Zener.
L'efecte Zener és diferent de la ruptura d'allau. La ruptura d'allau implica que els electrons portadors minoritaris a la regió de transició s'acceleren, pel camp elèctric, a energies suficients per alliberar parells d'electrons-forat mitjançant col·lisions amb electrons lligats. L'efecte Zener i l'allau es poden produir simultàniament o independentment l'un de l'altre. En general, les ruptures de la unió dels díodes que es produeixen per sota de 5 volts són causades per l'efecte Zener, mentre que les ruptures que es produeixen per sobre de 5 volts són causades per l'efecte allau.[3] Les ruptures que es produeixen a tensions properes als 5 V solen ser causades per alguna combinació dels dos efectes. Es troba que la tensió de ruptura de Zener es produeix a una intensitat de camp elèctric d'aproximadament 3x10⁷ V/m [4] La ruptura de Zener es produeix a les unions fortament dopades (semiconductor de tipus p moderadament dopat i de tipus n fortament dopat), que produeix una regió d'esgotament estreta.[5] La ruptura de l'allau es produeix en unions lleugerament dopades, que produeixen una regió d'esgotament més àmplia. L'augment de la temperatura a la unió augmenta la contribució de l'efecte Zener a la ruptura i disminueix la contribució de l'efecte allau.
Referències[modifica]
- ↑ «PN junction breakdown characteristics» (en anglès). Circuits Today, 25-08-2009. [Consulta: 16 agost 2011].
- ↑ "Zener and Avalanche Breakdown/Diodes" Arxivat 2017-11-07 a Wayback Machine., School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University
- ↑ Fair, R.B.; Wivell, H.W. IEEE Transactions on Electron Devices, 23, 5, maig 1976, pàg. 512–518. DOI: 10.1109/T-ED.1976.18438. ISSN: 1557-9646.
- ↑ «PN junction breakdown characteristics» (en anglès). Circuits Today, 25-08-2009. [Consulta: 16 agost 2011].
- ↑ "Zener and Avalanche Breakdown/Diodes" Arxivat 2017-11-07 a Wayback Machine., School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University