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齐纳二极管与雪崩二极管(转)

已有 1203 次阅读2011-5-14 18:54 |个人分类:硬件| 关键词:

齐纳二极管zener diodes(又叫稳压二极管)它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很少的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用.其伏安特性,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
         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。 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。
        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。
 
两者击穿形式的区别:
      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。 
        两种二极管都是工作在反向击穿区,二者的区别在于耐受暂态脉冲冲击能力和箝位电压水平等方面有所差异。防雷设计中就是应用两种二极管的伏安特性来抑制雷电过电压。
 
伏安特性:
      分为三个工作区:正向区、反向区和击穿区。           
      齐纳二极管伏安特性的非线性比较差;为了抑制正、负两种极性的过电压,可以把两只雪崩二极管的阴极串联起来,封装成一体。
     采用这种组装方式,可以减小单个管子间连线的寄生电感,改善箝位效果,同时也能减小体积。
反向击穿
      反向击穿电压小于5V的二极管一般具有齐纳击穿过程:
      反向击穿电压大于8V的二极管具有雪崩击穿过程;
      反向击穿电压在5V~8V之间的二极管可能同时具有齐纳或雪崩击穿过程。

温度对两种二极管击穿电压的影响

     对齐纳二极管,温度升高时,击穿电压会下降;
     对雪崩二极管,温度升高时,击穿电压会上升。
     对可能兼备齐纳与雪崩过程的二极管,温度升高时,击穿电压可能会下降,也可能会上升。
泄漏电流及响应时间:

泄漏电流 :
      影响泄漏电流大小的主要因素是:外加反向电压的大小、管子结区的温度。
      泄漏电流总是随反向电压的增大而增大。但是,击穿电压低的管子其泄漏电流明显高于击穿电压高的管子。
      温度对于管子泄漏电流的影响程度也是不同的:
      对于击穿电压低的管子,不同温度下IL~UR特性曲线是相互靠近的,且随着反向电压的增大,各温度下的特性曲线更加靠近,即温度的影响进一步减小。
      对于击穿电压高的管子,泄漏电流的绝对值很小,但温度变化对泄漏电流引起的相对变化是明显的。

响应时间 :
       响应时间是表征齐纳二极管和雪崩二极管性能的一个重要的指标,为了得到可靠的保护,响应时间总是越小越好。
       相对于气体放电管和压敏电阻来说,齐纳二极管和雪崩二极管的响应时间是非常短的。

寄生电容及其减小方法
          一、寄生电容
                 齐纳二极管和雪崩二极管的寄生电容存在于管子的结区间,它主要由管子结面、半导体材料的电阻率与介电常数,外加电压来确定。
                管子的功率对寄生电容也有影响。管子的功率增大,结的面积也相应增大,以便减小热阻,提高通流能力,于是管子的寄生电容也会增大。
          二、减小寄生电容的方法
               将普通二极管与雪崩二极管串联使用,普通二极管的寄生电容很小,约为50pF,串联后的支路电容将有大幅度的减小。
 
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