Modèle zener

L`opération de la diode Zener dépend du dopage lourd de sa jonction p-n. La région de déplétion formée dans la diode est très mince (< 1 μM) et le champ électrique est par conséquent très élevé (environ 500 kV/m) même pour une petite tension de polarisation inversée d`environ 5 V, permettant aux électrons de tunnel de la bande de Valence du matériel de type p à la conduction BA du matériel de type n. Une diode Zener sous-surface, également appelée «Zener enterré», est un dispositif similaire à la surface Zener, mais avec la région d`avalanche située plus profondément dans la structure, typiquement plusieurs micromètres sous l`oxyde. Les transporteurs chauds perdent alors de l`énergie par des collisions avec le treillis semi-conducteur avant d`atteindre la couche d`oxyde et ne peuvent pas être piégés là. Le phénomène de débrayage Zener ne se produit donc pas ici, et les Zeners enterrés ont une tension constante sur toute leur durée de vie. La plupart des Zeners enterrés ont une tension de rupture de 5 – 7 volts. Plusieurs structures de jonction différentes sont utilisées. [6] la jonction émetteur-base d`un transistor NPN bipolaire se comporte comme une diode Zener, avec une tension de rupture à environ 6,8 V pour les processus bipolaires courants et environ 10 V pour les régions de base faiblement dopées dans les processus BiCMOS. Des processus plus anciens avec un mauvais contrôle des caractéristiques de dopage ont eu la variation de la tension de Zener jusqu`à ± 1 V, des processus plus récents utilisant l`implantation ionique ne peuvent atteindre pas plus de ± 0,25 V. La structure de transistor NPN peut être employée comme diode de Zener de surface, avec le collecteur et l`émetteur reliés ensemble comme sa cathode et région de base comme anode. Dans cette approche, le profil de dopage de base se rétrécit généralement vers la surface, créant une région avec un champ électrique intensifié où la panne d`avalanche se produit.

Les transporteurs chauds produits par l`accélération dans le champ intense parfois tirer dans la couche d`oxyde au-dessus de la jonction et de devenir piégés là. L`accumulation de charges piégées peut alors provoquer «Zener walkout», un changement correspondant de la tension Zener de la jonction. Le même effet peut être obtenu par des dommages de rayonnement. L`appareil a été nommé d`après Clarence Melvin Zener, qui a découvert l`effet Zener. La décomposition inverse de Zener est due à un tunnel quantique d`électrons provoqué par un champ électrique de haute résistance. Cependant, de nombreuses diodes décrites comme des diodes «Zener» reposent plutôt sur la dégradation des avalanches. Les deux types de décomposition sont utilisés dans les diodes Zener avec l`effet Zener prédominant sous 5,6 V et la décomposition des avalanches ci-dessus. Une charge peut être placée à travers la diode dans ce circuit de référence, et aussi longtemps que le Zener reste en panne, la diode fournit une source de tension stable à la charge.

Les diodes Zener dans cette configuration sont souvent utilisées comme références stables pour des circuits de régulateur de tension plus avancés. Un autre mécanisme qui produit un effet similaire est l`effet d`avalanche comme dans la diode d`avalanche. [1] les deux types de diode sont en fait construits de la même manière et les deux effets sont présents dans les diodes de ce type. Dans les diodes de silicium jusqu`à environ 5,6 volts, l`effet Zener est l`effet prédominant et montre un coefficient de température négatif marqué. Au-dessus de 5,6 volts, l`effet d`avalanche devient prédominant et présente un coefficient de température positif. [2] une diode Zener est un type particulier de diode qui, contrairement à un normal, permet au courant de circuler non seulement de son anode à sa cathode, mais aussi dans le sens inverse, lorsque la tension Zener est atteinte. Les diodes Zener sont également utilisées dans les parasurtenseurs pour limiter les pics transitoires de tension. Ces dispositifs sont également rencontrés, typiquement en série avec une jonction de base-émetteur, dans les stades de transistor où le choix sélectif d`un dispositif centré sur l`avalanche ou le point de Zener peut être employé pour introduire l`équilibrage de compensation de température coefficace du jonction transistor p – n.

Un exemple de ce type d`utilisation serait un amplificateur d`erreur DC utilisé dans un circuit d`alimentation régulé système de boucle de rétroaction.

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