PN结反向击穿的原理及应用

PN结反向偏置时，在一定的电压范围内，流过PN结的电流很小，基本上可视为零值。但当电压超过某一数值时，反向电流会急剧增加，这种现象称为PN结反向击穿。

反向击穿发生在空间电荷区。击穿的原因主要有电击穿和热击穿两种。

1.电击穿

（1）雪崩击穿。

当PN结上加的反向电压大大超过反向击穿电压时，处在强电场中的载流子获得足够大的能量碰撞晶格，将价电子碰撞出来，产生电子空穴对，新产生的载流子又会在电场中获得足够能量，再去碰撞其他价电子产生新的电子空穴对，如此连锁反应，使反向电流越来越大，这种击穿称为雪崩击穿。雪崩击穿属于碰撞式击穿，其电场较强，外加反向电压相对较高。通常出现雪崩击穿的电压均在7 V以上。当PN结两边的掺杂浓度很高，阻挡层又很薄时，阻挡层内载流子与中性原子碰撞的机会大为减少，因而不会发生雪崩击穿。

（2）齐纳击穿。(www.xing528.com)

PN结非常薄时，即使阻挡层两端加的反向电压不大，也会产生一个比较强的内电场。这个内电场足以把PN结内中性原子的价电子从共价键中拉出来，产生出大量的电子-空穴对，使PN结反向电流剧增，这种击穿现象称为齐纳击穿。可见，齐纳击穿发生在高掺杂的PN结中，相应的击穿电压较低，一般均小于5 V。

雪崩击穿是一种碰撞的击穿，齐纳击穿是一种场效应击穿，二者均属于电击穿。电击穿过程通常可逆：只要迅速把PN结两端的反向电压降低，PN结即可恢复到原状态。利用电击穿时PN结两端电压变化很小电流变化很大的特点，人们制造出工作在反向击穿区的稳压管。

2.热击穿

若PN结两端加的反向电压过高，反向电流将急剧增长，从而造成PN结上热量不断积累，引起其结温的持续升高，当这个温度超过PN结最大允许结温时，PN结就会发生热击穿，热击穿将使PN结永久损坏。热击穿的过程是不可逆的，实用中应避免发生。