齐纳二极管
稳压二极管，英文名称Zener diode，又名齐纳二极管。运用pn结反向击穿状况，其电流可在很大范围内改变而电压根本不变的现象，制成的起稳压效果的二极管。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材。在这临界击穿点上，反向电阻下降到一个很小的数值，在这个低阻区中电流添加而电压则坚持安稳，稳压二极管是依据击穿电压来分档的，由于这种特性，稳压管首要被作为稳压器或电压基准元件运用。稳压二极管能够串联起来以便在较高的电压上运用，经过串联就可取得更高的安稳电压。
原理
稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和一般二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。可是，当反向电压接近反向电压的临界值时，反向电流忽然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻忽然降至很小值。虽然电流在很大的范围内改变，而二极管两头的电压却根本上安稳在击穿电压邻近，然后完成了二极管的稳压功用。
特色
稳压二极管的特色是作业于反向击穿状况，具有安稳的端电压。与一般二极管不同的是，稳压二极管的作业电流是从负极流向正极，如图2-58（a）所示。从图2-58（b）所示稳压二极管的伏安特性曲线可见，稳压二极管是运用PN结反向击穿后，其端电压在必定范围内坚持不变的原理作业的。只需反向电流不超越其最大作业电流，稳压二极管是不会损坏的。
运用
1）典型的串联型稳压电路
在此电路中，三极管T的基极被稳压 二极管D安稳在13V，那么其发射极就输出安稳的13-0.7=12.3V电压了，在必定范围内，不论输入电压升高仍是下降，不论负载电阻巨细改变，输出电压都坚持不变。这个电路在许多场合下都有运用。7805便是一种串联型集成稳压电路，能够输出5V的电压。7805-7824能够输出5-24V电压。在许多电器上都有运用。
2）电视机里的过压维护电路
115V是电视机主供电电压，当电源输出电压过高时，D导通，三极管T导通，其集电极电位将由本来的高电平（5V）变为低电平，经过待机控制线的电压使电视机进入待机维护状况。
3）电弧按捺电路
在电感线圈上并联接入一只适宜的稳压二极管（也可接入一只一般二极管原理相同）的话，当线圈在导通状况堵截时，由于其电磁能开释所发作的高压就被二极管所吸收，所以当开关断开时，开关的电弧也就被消除了。这个运用电路在工业上用得比较多，如一些较大功率的电磁吸控制电路就用到它。
齐纳击穿
当PN结的掺杂浓度很高时，阻挡层就十分薄。这种阻挡层特别薄的PN结，只需加上不大的反向电压，阻挡层内部的电场强度就可到达十分高的数值。这种很强的电场强度能够把阻挡层内中性原子的价电子直接从共价键中拉出来，变为自由电子，一起发作空穴，这个进程称为场致激起。由场致激起而发作很多的载流子，使PN结的反向电流剧增，呈现反向击穿现象。这种击穿一般称为齐纳击穿。齐纳击穿发作在掺杂浓度很高的PN结上，一起在此较低的外加电压时就会呈现这种击穿。
当反向电压增大到必定程度时，空间电荷区内就会树立一个很强的电场。这个强电场能把价电子从共价键中拉出来，然后在空间电荷区发作很多电子-空穴对。这些电子-空穴对发作后，空穴被强电场驱到P区，电子被强电场驱到N区，使反向电流陡增。这种由于强电场的效果，直接发作很多电子-空穴对而使反向电流剧增的现象叫做齐纳击穿。
齐纳击穿常发作在掺杂浓度比较高的PN结中，由于此刻空间电荷层比较薄，一个很小的反向电压就能够在空间电荷区内树立一个很强的电场（一般高达108V/cm）。
当温度升高时，电子热运动加重，较小的反向电压就能把价电子从共价键中拉出来，所以温度上升时，击穿电压下降，也便是说，齐纳击穿具有负的温度系数。
特色
齐纳或地道击穿首要取决于空间电荷区中的最大电场，而在磕碰电离组织中既与场强巨细有关，也与载流子的磕碰累积进程有关。显着空间电荷区愈宽，倍增次数愈多，因而雪崩击穿除与电场有关外，还与空间电荷区的宽度有关。它要求结厚。而地道效应要求结薄。［4］
由于雪崩击穿是磕碰电离的成果。假如咱们以光照或是快速粒子炮击等方法，添加空间电荷区中的电子和空穴，它们相同会有倍增效应。而上述外界效果对齐纳击穿则不会有显着影响。［4］
由地道效应决议的击穿电压，其温度系数是负的，即击穿电压随温度升高而减小，这是由于温度升高禁带宽度减小的成果。而由雪崩倍增决议的击穿电压，由于磕碰电离率（电离率表明一个载流子在电场效果下漂移单位间隔所发作的电子空穴对数目）随温度升高而减小，其温度系数是正的，即击穿电压随温度升高而添加。
关于掺杂浓度较高势垒较薄的PN结，首要是齐纳击穿。掺杂较低因而势垒较宽的PN结，首要是雪崩击穿，并且击穿电压比较高。
原理
齐纳击穿的物理进程与雪崩击穿不同。当反向电压增大到必定值时，势垒区内就能树立起很强的电场，它能够直接将捆绑在共价键中的价电子拉出来，使势垒区发作很多的电子—空穴对，构成较大的反向电流，发作击穿。把这种在强电场效果下，使势垒区中原子直接激起的击穿现象称为齐纳击穿。
齐纳击穿一般发作在掺杂浓度较高的PN结中。这是由于掺杂浓度较高的PN结，空间电荷区的电荷密度很大，宽度较窄，只需加不大的反向电压，就能树立起很强的电场，发作齐纳击穿。
一般说来，击穿电压小于6V时所发作的击穿为齐纳击穿，高于6V时所发作的击穿为雪崩 击穿。
运用
运用齐纳击穿可做成稳压二极管，又名齐纳二极管。该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材。在这临界击穿点上，反向电阻下降到一个很少的数值，在这个低阻区中电流添加而电压则坚持安稳，稳压二极管是依据击穿电压来分档的，由于这种特性，稳压管首要被作为稳压器或电压基准元件运用。
稳压二极管能够串联起来以便在较高的电压上运用，经过串联就可取得更多的安稳电压。
齐纳二极管原理和齐纳击穿
在一般状况下，反向偏置的PN结中只要一个很小的电流。这个漏电流一向坚持一个常数，直到反向电压超越某个特定的值，超越这个值之后PN结忽然开端有大电流导通（图1.15）。这个忽然的含义严重的反嚮导通便是反向击穿，假如没有一些外在的办法来约束电流的话，它或许导致器材的损坏。反向击穿一般设置了固态器材的最大作业电压。但是，假如採取恰当的预防办法来约束电流的话，反向击穿的结能作为一个十分安稳的参阅电压。
图1.15 PN结二极体的反向击穿。
导致反向击穿的一个机制是avalanche mulTIplicaTIon。考虑一个反向偏置的PN结。耗尽区跟着偏置上升而加宽，但还不够快到阻挠电场的加强。强壮的电场加快了一些载流子以十分高的速度穿过耗尽区。当这些载流子磕碰到晶体中的塬子时，他们碰击松的价电子且发作了额定的载流子。由于一个载流子能经过碰击来发作额定的成千上外的载流子就好像一个雪球能发作一场雪崩相同，所以这个进程叫avalanche mulTIplicaTIon。
反向击穿的另一个机制是tunneling。Tunneling是一种量子机制进程，它能使粒子在不论有任何妨碍存在时都能移动一小段间隔。假如耗尽区满足薄，那么载流子就能靠tunneling跳动曩昔。Tunneling电流首要取决于耗尽区宽度和结上的电压差。Tunneling引起的反向击穿称为齐纳击穿。
结的反向击穿电压取决于耗尽区的宽度。耗尽区越宽需求越高的击穿电压。就如从前评论的相同，掺杂的越轻，耗尽区越宽，击穿电压越高。当击穿电压低于5伏时，耗尽区太薄了，首要是齐纳击穿。当击穿电压高于5伏时，首要是雪崩击穿。规划出的首要作业于反嚮导通的状况的PN二极体依据占主导地位的作业机制别离称为齐纳二极体或雪崩二极体。齐纳二极体的击穿电压低于5伏，而雪崩二极体的击穿电压高于5伏。一般工程师们不论他们的作业塬理都把他们称为齐纳管。因而首要靠雪崩击穿作业的7V齐纳管或许会使人疑惑不解。
实际上，结的击穿电压不只和它的掺杂特性有关还和它的几许形状有关。以上评论剖析了一种由两种均匀掺杂的半导体区域在一个平面相交的平面结。儘管有些真实的结近似这种抱负状况，大多数结是曲折的。曲率加强了电场，下降了击穿电压。曲率半径越小，击穿电压越低。这个效应对薄结的击穿电压由很大的影响。大多数肖特基二极体在金属－硅交界面边际有一个很显着的断层。电场强化能极大的下降肖特基二极体的丈量击穿电压，除非有特别的办法能削弱Schottky barrier边际的电场。
图1.16是以上所评论的一切的电路符号。PN结用一根直线代表阴极，而肖特基二极体和齐纳二极体则对阴极端做了一些润饰。在一切这些图例中，箭头的方向都表明了二极体正向偏置下的电流方向。在齐纳二极体中，这个箭头或许有些误导，由于齐纳管一般作业在反向偏置状况下。关于casual observer来说，这个符号呈现时周围应该再刺进一句“方向反了”。
图1.16 PN结，肖特基，和齐纳二极体的电路图符号。有些电路图符号中箭头是空心的或半个箭头。
