稳压二极管的伏安特性

  稳压二极管是一种直到反向击穿电压以前都具有很高阻抗的半导体器件。在临界击穿点上，反向阻抗降低到一个很小的数值。在这个低电阻区域中，电流增加，而电压实际上保持恒定。因此，稳压二极管主要作为稳压器或电压基准元件使用。

  稳压二极管应用时，工作区域是在反向击穿区域中，击穿的发生是因为加在耗尽层上的高电场所引起的。半导体的击穿电场强度为200KV/cm，是空气的十倍。严格地讲，存在着两种类型的击穿，就是雪崩击穿和齐纳击穿。雪崩击穿随着反向电场的增强，少数载流子运动速度增加。在这个过程中，发生与晶格原子的碰撞，并且具有足够的能量以产生更多的载流子（空穴-电子对）。这些载流子依次获得足够的能量产生新的空穴-电子对。此时击穿电压稍有增加，碰撞雪崩就能产生很大的电流。雪崩击穿发生在结的一侧是重掺杂的二极管中，并且击穿电压反比于结的轻掺杂侧的杂质浓度。当结的两侧都是重掺杂时，耗尽区是很狭窄的。结果碰撞较少，且所获得的能量不足以通过碰撞产生新的载流子。而且在特别高的电场（1000KV/cm）时，价带中束缚松弛的电子就起了导电作用。这就是所谓的齐纳击穿，伏-安特性呈现出软击穿。尤其是在低电流区域很难得到稳定的电压，此时电流的变化会引起电压的变化。确切地讲当齐纳电压低于5.5V时，击穿过程同时存在着两种机理，这是源自硅材料的物理属性——采用重掺杂来降低电阻率。而当齐纳电压大于6V时，随着硅材料电阻率的提高雪崩击穿特别占优势，伏-安特性变得非常尖硬。

 稳压二极管的工作区域是从功率耗散所限定的最大齐纳电流Izm直到靠近曲线转折点（膝点）的最小齐纳电流Izk之间的任何地方。显然，曲线的斜率不是常数，此时齐纳电压与齐纳电流之比的齐纳阻抗Zz也就不是常数，齐纳阻抗Zz随着齐纳电流Iz的增加而逐渐减小。通常，制造商给出二个不同点的齐纳阻抗，一个是在最小电流Izk时测出的最大阻抗Zzk；另一个是在标称齐纳电压Vz下，通过中等范围的齐纳电流Iz测得的较低的齐纳阻抗Zz。