Efecto Zener
En electrónica , el efecto Zener (empleado sobre todo en el diodo Zener ) es un tipo de ruptura eléctrica , descubierto por Clarence Melvin Zener . Se produce en un diodo p-n con polarización inversa cuando el campo eléctrico permite la tunelización de electrones desde la banda de valencia a la banda de conducción de un semiconductor , lo que genera numerosos portadores minoritarios libres que aumentan repentinamente la corriente inversa . [1]
Mecanismo
Bajo un alto voltaje de polarización inversa, la región de agotamiento de la unión pn se ensancha, lo que genera un campo eléctrico de alta intensidad a través de la unión. [2] Los campos eléctricos suficientemente fuertes permiten la tunelización de electrones a través de la región de agotamiento de un semiconductor , lo que genera numerosos portadores de carga libres . Esta generación repentina de portadores aumenta rápidamente la corriente inversa y da lugar a la alta conductancia de pendiente del diodo Zener .
Relación con el efecto avalancha
El efecto Zener es distinto de la ruptura por avalancha . La ruptura por avalancha implica que los electrones portadores minoritarios en la región de transición sean acelerados, por el campo eléctrico, a energías suficientes para liberar pares electrón-hueco mediante colisiones con electrones ligados. El efecto Zener y el efecto avalancha pueden ocurrir simultáneamente o independientemente uno del otro. En general, las rupturas de la unión de diodos que ocurren por debajo de 5 voltios son causadas por el efecto Zener, mientras que las rupturas que ocurren por encima de 5 voltios son causadas por el efecto avalancha. [3] Las rupturas que ocurren a voltajes cercanos a 5 V generalmente son causadas por alguna combinación de los dos efectos. Se ha descubierto que la ruptura Zener ocurre a una intensidad de campo eléctrico de aproximadamente3 × 10 7 V/m . [1] La ruptura Zener ocurre en uniones fuertemente dopadas (semiconductores tipo p moderadamente dopados y tipo n fuertemente dopados), lo que produce una región de agotamiento estrecha. [2] La ruptura por avalancha ocurre en uniones ligeramente dopadas, que producen una región de agotamiento más amplia. El aumento de temperatura en la unión aumenta la contribución del efecto Zener a la ruptura y disminuye la contribución del efecto avalancha.
Referencias
- ^ ab "Características de ruptura de la unión PN". Circuits Today. 25 de agosto de 2009. Consultado el 16 de agosto de 2011 .
- ^ ab "Zener y avalancha de ruptura/diodos", Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad de Harvard
- ^ Fair, RB; Wivell, HW (mayo de 1976). "Ruptura Zener y de avalancha en uniones np de Si de bajo voltaje implantadas con As". IEEE Transactions on Electron Devices . 23 (5): 512–518. doi :10.1109/T-ED.1976.18438. ISSN 1557-9646. S2CID 12322965.
