在材料摻雜濃度較低的PN結中，隨著反向電壓的增加，空間電荷區(qū)內的電場強度也逐漸增強。這使得通過空間電荷區(qū)的電子和空穴在電場作用下獲得了更高的能量。在晶體中運動的這些粒子會頻繁地與晶體原子發(fā)生碰撞，這些碰撞足以使共價鍵中的價電子擺脫束縛，從而產生自由電子-空穴對。新產生的載流子在電場的作用下繼續(xù)碰撞其他價電子，進而又產生更多的自由電子和空穴對。這種連鎖反應導致阻擋層中的載流子數量像雪崩一樣急劇增加，最終使得流過PN結的電流急劇上升，從而引發(fā)PN結的擊穿。這種由于碰撞電離而導致的擊穿現象被稱為雪崩擊穿，也常被稱作電子雪崩現象。

值得注意的是，雪崩擊穿具有正溫度系數，而齊納擊穿則具有負溫度系數。這一特性差異可以被利用來減小溫漂效應。

當反向電壓逐漸增大至某一閾值時，空間電荷區(qū)內會形成強大的電場。此電場強大到足以將共價鍵中的價電子剝離，因此在空間電荷區(qū)中產生了大量的電子-空穴對。這些電子-空穴對在強電場的作用下，空穴被推向P區(qū)，而電子則被推向N區(qū)，導致反向電流急劇上升。這種由于強電場直接引發(fā)大量電子-空穴對產生，進而造成反向電流的迅猛增長的現象，被稱為齊納擊穿。

齊納擊穿通常出現在摻雜濃度較高的PN結中，因為這些結的空間電荷層相對較薄。在這樣的結構中，即使是很小的反向電壓也能在空間電荷區(qū)內建立起強大的電場。此外，隨著溫度的升高，電子的熱運動會更加劇烈，使得較小的反向電壓就能將價電子從共價鍵中釋放出來。因此，溫度升高時，擊穿電壓會相應下降，這也意味著齊納擊穿呈現出負的溫度系數。

雪崩擊穿的概念 如何區(qū)別齊納擊穿和雪崩擊穿 雪崩擊穿是可逆的嗎?

雪崩擊穿是電氣工程領域中的一個重要概念，它是指當高壓電力系統(tǒng)中的絕緣體遭受較高電壓的沖擊時，導致電流通過絕緣體并破壞其原本的絕緣性能。與之相似的概念是齊納擊穿，它也是導致絕緣體擊穿的一種電氣現象。盡管兩者具有些許相似之處，但它們之間也存在一些明顯的區(qū)別。

首先，齊納擊穿是指在絕緣體中出現電流突破，導致電壓劇烈下降的現象。在該過程中，絕緣體會發(fā)生氣體放電或擊穿現象，產生較高的擊穿電壓。齊納擊穿通常發(fā)生在高電場強度區(qū)域，例如在電極尖端或電極間隙處。

另一方面，雪崩擊穿是指電流在絕緣體中的導電路徑形成，并且在絕緣體內傳導，最終導致絕緣體完全擊穿。該擊穿過程通常是由于高電壓引起的電子的離子化和加速，從而形成電子雪崩。盡管齊納擊穿通常發(fā)生在電極附近的局部區(qū)域，但雪崩擊穿是通過整個絕緣體傳導電流。

隨著反向電壓的逐漸增大，空間電荷區(qū)內的電場強度也不斷增強，導致通過勢壘區(qū)的載流子所獲取的能量逐步提升。當反向電壓逼近擊穿電壓UB時，這些能量較高的載流子在與空間電荷區(qū)內的中性原子發(fā)生碰撞時，會產生碰撞電離效應，進而生成新的電子-空穴對。這些新產生的電子和空穴在電場的作用下會再次獲得能量，并與更多的中性原子發(fā)生碰撞電離，從而產生更多的電子-空穴對。這種連鎖反應不斷加劇，使得空間電荷區(qū)內的載流子數量如雪崩般增長，導致反向電流急劇上升，最終引發(fā)擊穿現象。因此，這種擊穿方式被稱為雪崩擊穿。

雪崩擊穿通常出現在摻雜濃度較低且外加電壓較高的PN結中。這是因為摻雜濃度較低的PN結擁有更寬的空間電荷區(qū)，為碰撞電離提供了更多的機會。

當反向電壓增大至某一閾值時，勢壘區(qū)內會形成強電場。這一電場強大到足以直接從共價鍵中拉出價電子，導致勢壘區(qū)瞬間產生大量電子-空穴對。這些電子和空穴在電場作用下匯聚，形成顯著的反向電流，從而觸發(fā)擊穿。這種現象，被稱為齊納擊穿，它源于強電場對勢壘區(qū)原子的直接激發(fā)。

齊納擊穿多見于摻雜濃度較高的PN結。這類PN結的空間電荷區(qū)寬度相對較窄，但電荷密度卻很大。因此，即便施加較小的反向電壓，也能在勢壘區(qū)內建立起強大的電場，進而引發(fā)齊納擊穿。

PN結在反向擊穿時，既可能發(fā)生齊納擊穿，也可能發(fā)生雪崩擊穿。這兩種擊穿機制通常同時存在，但在不同的電壓范圍內，它們的貢獻程度會有所不同。在電壓低于5-6V時，齊納擊穿占據主導地位;而當電壓高于5-6V時，雪崩擊穿則更為顯著。

對于穩(wěn)壓管而言，這兩種擊穿機制的區(qū)別主要體現在其溫度系數上。在電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管中，由于齊納擊穿占主導，因此其穩(wěn)壓值的溫度系數為負。而在電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管中，雪崩擊穿成為主要機制，其穩(wěn)壓管的溫度系數為正。當電壓介于5-6V時，兩種擊穿機制的程度相當，從而使得穩(wěn)壓管的性能最為優(yōu)越。因此，許多電路選擇使用5-6V的穩(wěn)壓管。

此外，TVS穩(wěn)壓管在保護電路方面也發(fā)揮著重要作用。當瞬時電壓超過電路的正常工作范圍時，TVS二極管會通過雪崩效應提供一個超低電阻通路，將瞬時電流引導至二極管，從而保護被保護的器件免受過大電流的沖擊。在電壓恢復正常后，TVS二極管會恢復高阻狀態(tài)，確保電路的正常運行。值得注意的是，TVS管的失效模式主要是短路，但在過大的過電流通過時，也可能導致其炸裂而開路。