Zjawisko Zenera

Zjawisko Zenera występuje w silnie domieszkowanych złączach p-n spolaryzowanych zaporowo. Objawia się gwałtownym wzrostem prądu (tzw. prądem Zenera) gdy napięcie polaryzujące przekroczy pewną charakterystyczną dla danego złącza wartość zwaną napięciem Zenera. Zjawisko Zenera jest również nazywane przebiciem Zenera.

W silnie domieszkowanym złączu p-n szerokość obszaru ładunku przestrzennego (warstwy zubożonej) jest niewielka. Jeśli napięcie polaryzacji wstecznej takiego złącza będzie większe od napięcia Zenera, to górna krawędź pasma walencyjnego obszaru typu P znajdzie się wyżej niż dolna krawędź pasma przewodzenia obszaru typu N. Dlatego jeśli elektron znajdujący się w paśmie walencyjnym w obszarze typu P przejdzie przez obszar ładunku przestrzennego do obszaru typu N, to bez zmiany energii stanie się tam swobodnym nośnikiem – elektronem znajdującym się w paśmie przewodzenia półprzewodnika typu N. Takie przejście nazywane jest przejściem tunelowym.

Ilustracja zjawiska Zenera według pasmowej teorii przewodnictwa; U_D – napięcie bariery potencjału, U – napięcie polaryzacji, q – ładunek elementarny

Pojawienie się tych swobodnych nośników w obszarze N powoduje zwiększenie prądu płynącego w obwodzie. Nawet niewielki wzrost napięcia polaryzującego (przekraczającego napięcie Zenera) daje bardzo duży przyrost prądu.

Zjawisko Zenera występuje dla napięć polaryzujących nie większych niż ok. 5 V^[1], natomiast w zakresie od 5 do 7 V występuje zjawisko Zenera i przebicie lawinowe^[2], a powyżej 7 V – głównie przebicie lawinowe^[3].

Odkryte w 1934 przez fizyka amerykańskiego C. Zenera, wykorzystane m.in. w diodzie Zenera^[4].

Przypisy

1. UlrichU. Tietze UlrichU. i inni, Układy półprzewodnikowe, Wyd. 2 całkowicie zmienione i poprawione, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, ISBN 978-83-204-0875-1 [dostęp 2024-03-10]. Brak numerów stron w książce
2. UlrichU. Tietze UlrichU. i inni, Układy półprzewodnikowe, Wyd. 2 całkowicie zmienione i poprawione, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, ISBN 978-83-204-0875-1 [dostęp 2024-03-10]. Brak numerów stron w książce
3. UlrichU. Tietze UlrichU. i inni, Układy półprzewodnikowe, Wyd. 2 całkowicie zmienione i poprawione, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1987, ISBN 978-83-204-0875-1 [dostęp 2024-03-10]. Brak numerów stron w książce
4. Zener C. – Proc.Roy.Soc. A, 1934, v. 145, p. 523.

Zobacz też

• Clarence Zener
• efekt tunelowy
• napięcie przebicia
• przebicie lawinowe
• dioda Zenera
• półprzewodnik
• pasmowa teoria przewodnictwa

Encyklopedie internetowe (zjawisko):

• Britannica: science/Zener-effect
• SNL: zenereffekt