On 3/29/2011 7:24, Tetis wrote:
Il funzionamento degli zener comporta riscaldamento a causa della
potenza dissipata, ma se questa potenza e` limitata dal circuito entro i
limiti sopportabili dal dispositivo, lo zener non si danneggia.
Quello che va sotto il nome di diodo zener in realta` puo` essere uno di
due dispositivi diversi, il diodo zener vero e proprio oppure il diodo a
valanga. Sono due fenomeni diversi, con caratteristiche diverse.
Nel caso di effetto zener, che si verifica in giunzioni fortemente
drogate, la larghezza della barriera dipende dalla temperatura, quando
questa aumenta la barriera si abbassa e la tensione di zener diminuisce.
Il tunnelling si verifica per giunzioni fortemente drogate, ed e` il
meccanismo prevalente per componenti con tensione di zener al di sotto
di 5V circa.
Per drogaggi piu` bassi, la barriera si allarga e non si ha piu` effetto
tunnel.
In questi dispositivi si ha invece la moltiplicazione a valanga, in cui
un portatore libero nella zona svuotata, sotto effetto del campo,
accelera e se riesce ad acquisire una energia sufficiente nel suo
cammino libero medio, quando interagisce con un atomo di silicio lo
ionizza, generando una coppia.
Se a temperatura aumenta i portatori hanno maggiori probabilita` di
interagire con i fononi ottici, e non riescono a raggiugere l'energia
necessaria alla ionizzazione. Nei diodi che lavorano a valanga il
coefficiente di temperatura e` positivo: quando aumenta la temperatura
serve piu` tensione e quindi campo perche' i portatori arrivino arrivare
all'energia di ionizzazione.
Ci sono ancora altri due fenomeni che possono in casi particolari essere
coinvolti nella conduzione inversa, e sono l'effetto termoelettrico e
l'instabilita` in temperatura, ma questi si verificano solo in casi
particoari (giunzioni metallo/semiconduttore e materiali con banda
proibita molto piccola, tipo germanio).
Gli zener comunque non sono un granche' come riferimenti di tensione
(con qualche eccezione) a causa di tolleranza, deriva e rumore. Sono
usati come limitatori di tensione o quando la precisione non e` importante.
Tutte le giunzioni in polarizzazione inversa vanno in valanga/zener. Se
l'energia e la potenza sono limitate non si rompono, mentre anche uno
zener in cui si superino i limiti di dissipazione si guasta andando in
cortocircuito (e in alcuni casi e` previsto che faccia proprio quello).
C'e` un caso in cui una giunzione in valanga (con potenza limitata)
rovina comunque le caratteristiche elettriche della giunzione, pur senza
romperla. Se si manda in valanga la giunzione base emettitore di un
transistore bipolare, il guadagno di corrente del transistore diminuisce
e il suo rumore aumenta.
Una buona descrizione della valaga (e un po' meno del tunnelling negli
zener) la trovi su Sze-Ng, Physics of Semiconductor Devices.
--
Franco
Wovon man nicht sprechen kann, dar�ber mu� man schweigen.
(L. Wittgenstein)
Received on Tue Mar 29 2011 - 21:07:38 CEST