Le Déchange d’avalanche et Dépression de Zener sont deux mécanismes différents par lesquels une jonction PN se casse. La rupture de Zener et de l’avalanche se produit toutes deux dans la diode sous biais inverse.
La dégradation de l’avalanche se produit en raison de l’ionisation des électrons et des paires de trous tandis que la ventilation de Zener se produit en raison du dopage lourd. Ceux-ci sont expliqués ci-dessous en détail.
Déchange d’avalanche
Le mécanisme de dégradation de l’avalanche se produit en raison du courant de saturation inverse. Le matériau de type P et de type N forme ensemble la jonction PN. La région de déplétion se développe à la jonction où le contact du matériau de type P et N.
Les matériaux de type P et N de la jonction PN ne sont pas parfaits, et ils contiennent des impuretés, c’est-à-dire que le matériau de type P a des électrons, et le matériau de type N a un peu de trou. La largeur de la région de déplétion varie. Leur largeur dépend du biais appliqué au terminal de la région P et N.
Le biais inverse augmente le champ électrique à travers la région de déplétion. Lorsque le champ électrique élevé existe à travers la déplétion, la vitesse de la charge de charge minoritaire traversant la région d’épuisement augmente. Ces porteurs entrent en collision avec les atomes du cristal. En raison de la collision violente, le transporteur de charges élimine les électrons de l’atome.
La collision augmente la paire d’électrons. Comme le trou d’électrons induit dans le champ électrique élevé, ils sont rapidement séparés et entrent en collision avec les autres atomes des cristaux. Le processus est continu et le champ électrique devient tellement plus élevé que le courant inversé commence à circuler dans la jonction PN. Le processus est connu comme le Déchange d’avalanche. Après la ventilation, la jonction ne peut pas retrouver sa position d’origine car la diode est complètement brûlée.
Dépression de Zener
La jonction PN est formée par la combinaison du type P et du matériau semi-conducteur de type N. La combinaison des régions de type P et de type N crée la région de déplétion.
La largeur de la région de déplétion dépend du dopage du matériau semi-conducteur de type P et N. Si le matériau est fortement dopé, la largeur de la région de déplétion devient très mince.
Le phénomène de la dégradation de Zener se produit dans la région d’épuisement très mince. La région de déplétion mince a plus de nombres d’électrons libres. Le biais inverse s’applique à travers la jonction PN développe l’intensité du champ électrique à travers la région de déplétion. La force de l’intensité du champ électrique devient très élevée.
L’intensité du champ électrique augmente l’énergie cinétique des porteurs de charges libres. Ainsi, les transporteurs commencent à sauter d’une région à l’autre. Ces porteurs de charge énergétiques entrent en collision avec les atomes du type de type p et de type n et produisent les paires d’électrons.
Le courant inversé commence à couler dans la jonction à cause de laquelle la région d’épuisement disparaît entièrement. Ce processus est connu sous le nom de ventilation de Zener.
Dans la panne de Zener, la jonction n’est pas complètement endommagée. La région de déplétion régine sa position d’origine après l’élimination de la tension inverse.
Circuit équivalent d’une diode zener idéale et d’une diode zener réelle
Diode Zener idéale
La région de panne de la diode Zener idéale dans la courbe VI est considérée comme verticale. Le graphique montre que la tension reste constante même après la variation du courant.
Ainsi, la résistance de la diode Zener est négligée. La diode Zener dans la région de panne se comporte idéalement comme une batterie.
Le diagramme de circuit équivalent est montré ci-dessous:
Dans un circuit, une diode Zener idéale peut être remplacée par une source de tension Vzlorsque la diode Zener fonctionne dans la région de panne.
Diode Zener réelle
Le graphique de la région de panne de la diode Zener réelle n’est pas précisément vertical. Le graphique montre que la diode Zener a une certaine résistance.
La figure ci-dessous montre que la diode Zener a une certaine résistance Rz connecté en série avec la batterie de la tension Vz.
La tension à travers la diode Zener sera:
Il s’agit d’une ventilation de Zener et d’une panne d’avalanche.