击穿的原理 雪崩
第二章重要术语解释：雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时,与空间
第二章重要术语解释：雪崩击穿：电子和空穴穿越空间电荷区时，与空间电荷去内的电子发生碰撞产生电子-空穴对，在pn结内形成一股很大的反偏电流，这个过程就称为雪崩击穿。
载流子注入：外加偏压时，pn结体内的载流子穿过空间电荷区进入p区或者n区的过程。
临界电场：发生击穿时，pn结空间电荷去的最大电流密度。
扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容。
扩散电导：正偏pn结的低频小信号正弦电流与电压的比值。
扩散电阻：扩散电导的倒数。
正偏：p区相对于n区加正电压。
此时结两侧的电势差要低于热平衡的值。
产生电流：pn结空间电荷区内由于-空穴对热产生效应形成的反偏电流。
长二极管：电中性p区与n区的长度大于少子扩散长度的二极管。
复合电流：穿越空间电荷区时发生复合的电子与空穴所产生的正偏pn结电流。
反向饱和电流：pn结体内的理想反向电流。
短二极管：电中性p区与n区中至少有一个区的长度小于少子扩散长度的pn结二极管。
存储时间：当pn结二极管由正偏变为反偏时，空间电荷区边缘的过剩少子浓度由稳态值变成零所用的时间。
知识点：学完本章后，读者应具备如下能力：描述外加正偏电压的pn结内电荷穿过空间电荷区流动的机制。
说出空间电荷区边缘少子浓度的边界条件。
推出pn结内稳态少子浓度的表达式推出理想pn结的电流-电压关系。
描述短二极管的特点。
描述什么是扩散电阻和电容。
描述pn结内的产生和复合电流。
描述pn结的雪崩击穿机制。
描述pn结的关瞬态。
习题1.(a)正偏工作的pn结二极管，其环境温度为T=300K。
计算电流变为原来的10倍时，电压的改变。
(b)计算电流变为原来的100倍时，电压的改变2.计算使pn结理想反偏电流时反向饱和电流大小90%的反偏电流值，T=300K。
3.T=300K时，V D=0.65V时，硅pn结二极管的电流I=10mA。
空间电荷区内电子电流与总电流的比值为0.1，且最大电流密度不大于20A/cm2.设计满足上述条件的二极管。
雪崩二极管工作原理
雪崩二极管工作原理
雪崩二极管是一种特殊的二极管，也被称为击穿二极管。
它基于材料的雪崩击穿效应工作。
当正向电压施加在雪崩二极管上时，电子被加速并从原子中挤出。
在雪崩二极管中，N型区的少数载流子向P型区移动，而P型区的多数载流子则通过P-N结向N型区移动。
正向电压的施加会加速各个载流子。
当电子和空穴在结附近以高速运动时，它们具有足够的能量可以击穿固体材料。
当击穿发生时，带有高能电子和空穴的电流突然增加。
这导致雪崩效应进一步加强，自动形成一个正反馈循环。
这种突然的电流从一种偏置态转变为另一种偏置态。
雪崩二极管的击穿电压可以通过材料的特性和掺杂浓度进行控制。
通过合理选择材料和参数，可以使雪崩二极管在特定工作电压下进行可控的雪崩击穿。
这使得雪崩二极管广泛建立在各种电子、电信和测量应用中。
pn结的特性,PN结的击穿特性,PN结的电容特性
pn结的特性,PN结的击穿特性,PN结的电容特性
当反向电压增大到一定值时，PN 结的反向电流将随反向电压的增加而急剧增加，这种现象称为PN 结的击穿，反向电流急剧增加时所对应的电压称为反向击穿电压，如上图所示，PN 结的反向击穿有雪崩击穿和齐纳击穿两种。
1、雪崩击穿：阻挡层中的载流子漂移速度随内部电场的增强而相应加快到一
定程度时，其动能足以把束缚在共价键中的价电子碰撞出来，产生自由电子—空穴对新产生的载流子在强电场作用下，再去碰撞其它中性原子，又产生新的自由电子—空穴对，如此连锁反应，使阻挡层中的载流子数量急剧增加，象雪崩一样。
雪崩击穿发生在掺杂浓度较低的PN 结中，阻挡层宽，碰撞电离的机会较多，雪崩击穿的击穿电压高。
2、齐纳击穿：当PN 结两边掺杂浓度很高时，阻挡层很薄，不易产生碰撞电离，但当加不大的反向电压时，阻挡层中的电场很强，足以把中性原子中的价电子直接从共价键中拉出来，产生新的自由电子—空穴对，这个过程称为场致激发。
一般击穿电压在6V 以下是齐纳击穿，在6V 以上是雪崩击穿。
3、击穿电压的温度特性：温度升高后，晶格振动加剧，致使载流子运动的平均自由路程缩短，碰撞前动能减小，必须加大反向电压才能发生雪崩击穿具有正的温度系数，但温度升高，共价键中的价电子能量状态高，从而齐纳击穿电压随温度升高而降低，具有负的温度系数。
6V
左右两种击穿将会同时发生，击穿电压的温度系数趋于零。
4、稳压二极管：PN 结一旦击穿后，尽管反向电流急剧变化，但其端电压几乎不变（近似为V(BR)，只要限制它的反向电流，PN 结就不会烧坏，利用这一特性可制成稳压二极管，其电路符号及伏安特性如上图所示：其主要参数有：VZ 、Izmin 、Iz 、Izmax。
雪崩二极管工作原理
雪崩二极管工作原理
雪崩二极管（Avalanche Diode）是一种特殊的二极管，它利用雪崩击穿效应来
工作。
在正向电压作用下，当雪崩二极管的结电容器中的电场强度达到一定数值时，电子受到足够的能量，从价带跃迁到导带，产生雪崩增殖效应，电子与空穴对撞，产生大量载流子，形成电流放大效应。
本文将详细介绍雪崩二极管的工作原理。
雪崩二极管的工作原理主要基于雪崩击穿效应。
当雪崩二极管处于反向电压作
用下，电场强度逐渐增大，当电场强度达到某一数值时，晶体内部的电子会受到足够的能量，从价带跃迁到导带，形成电子雪崩效应。
这些雪崩电子会与原有的载流子（空穴）发生碰撞，产生新的载流子，从而形成电流放大效应。
雪崩二极管的雪崩击穿电压与温度有关，一般来说，雪崩二极管的雪崩击穿电
压会随着温度的升高而降低。
这是因为在较高温度下，晶体内部的热振动会增强电子的能量，使得电子更容易发生雪崩效应。
因此，在实际应用中，需要考虑温度对雪崩二极管的影响。
雪崩二极管通常用于稳压和过压保护电路中。
在稳压电路中，雪崩二极管可以
提供一个稳定的反向电压，当输入电压超过一定数值时，雪崩二极管将发生雪崩击穿，将多余的电压放到地上，从而保护其他器件不受损坏。
在过压保护电路中，雪崩二极管也可以用来限制输入电压，防止电路器件过压损坏。
总的来说，雪崩二极管利用雪崩击穿效应来工作，当反向电压作用下，电场强
度达到一定数值时，会产生雪崩效应，形成电流放大效应。
雪崩二极管在稳压和过压保护电路中有着重要的应用，能够有效保护其他器件不受损坏。
同时，需要注意温度对雪崩二极管的影响，合理设计和选用雪崩二极管是非常重要的。
两层电介质的击穿原理
两层电介质的击穿原理
两层电介质的击穿原理是指在两个电介质材料之间施加高电压时，当电压达到一定临界值时，电介质失去绝缘性能，电流迅速增加，形成击穿现象。
具体来说，两层电介质的击穿原理可以分为以下几个步骤：
1. 初始电离阶段：当施加电压时，两层电介质之间的电场强度逐渐增加，电场会将电介质中的原子或分子电离成正负电荷。
这些电离产生的自由电子和离子将形成电流，但电介质仍具有良好的绝缘性能。
2. 自由电子增多阶段：随着电场强度的继续增加，电介质中的电离现象逐渐增加，产生的自由电子的数量也随之增加。
自由电子能够在电场中自由移动，导致电介质的电导率增加。
3. 冲击离子产生阶段：当电场强度进一步增加，电离现象会继续增强，产生更多的离子。
这些离子可以与电介质中其他离子相互碰撞，产生冲击离子。
冲击离子的运动具有高的动能，可以撞击和激发电介质中的原子或分子，形成更多的自由电子和离子。
4. 雪崩阶段：当电场强度达到一定临界值时，电介质中的冲击离子和自由电子数量急剧增加，形成电离雪崩效应。
电离雪崩效应导致电流迅速增加，电介质失去了绝缘性能，形成击穿现象。
总结来说，两层电介质的击穿原理是在施加电压的作用下，电介质中的电离现象不断增加，导致电介质失去绝缘性能，电流迅速增加，形成击穿现象。
介电击穿试验原理
介电击穿试验原理一、引言介电击穿是指电介质在强电场的作用下发生击穿的现象。
在电力系统和电子设备中，介电击穿是一种常见且重要的物理现象。
了解介电击穿的原理、影响因素以及测试方法对于预测和评估电气设备的性能和寿命具有重要意义。
本文将对介电击穿试验的原理进行详细阐述，以便更好地理解和应用这一领域的知识。
二、介电击穿试验的物理机制介电击穿主要涉及到电介质中的电子和离子的运动。
在强电场的作用下，电子和离子会获得足够的能量，克服介质中的势垒，导致电子或离子的迁移。
随着时间的推移，这种迁移会导致电介质中的电流密度增大，产生热量，并最终导致介质损坏或击穿。
介电击穿的物理机制主要包括以下几种：1.电子雪崩机制：在强电场的作用下，介质中的电子被加速获得高能量，并与介质分子碰撞产生更多的电子，形成电子雪崩，导致电流密度迅速增大。
2.热击穿机制：在持续的高电流密度下，介质产生大量的热量，导致介质温度升高。
当温度达到介质的热分解温度时，介质发生热击穿。
3.电化学击穿机制：在强电场的作用下，介质表面的离子或分子发生电化学反应，生成导电性较强的通道或产物，导致介质击穿。
三、介电击穿试验方法介电击穿试验的方法主要有以下几种：1.耐压测试：通过对电介质施加高于其击穿电压的电压，观察介质的击穿情况。
该方法简单直观，适用于大多数电介质。
2.脉冲电压测试：通过施加脉冲电压来模拟实际工作状态下的电压波形，以评估介质的性能。
该方法能够更真实地反映介质的实际工作情况。
3.谐振电压测试：通过施加具有特定频率的正弦波电压，使介质处于谐振状态，从而提高电压的测试值。
该方法主要用于测试高频或微波介质。
4.老化试验：将介质置于持续的高电压或高温条件下，模拟介质的实际工作情况，以观察介质的性能变化。
该方法能够评估介质的长期稳定性和可靠性。
四、影响介电击穿的因素介电击穿的过程受多种因素影响，主要包括以下几类：1.外部因素：主要包括电压波形、施加电压的频率、温度、压力和光照等环境因素。
雪崩二极管原理的应用
雪崩二极管原理的应用1. 引言在电子领域中，雪崩二极管是一种特殊的二极管，通过其特殊的电压放大效应，可以应用于多个领域，如电源保护、电压调整等。
本文将介绍雪崩二极管的原理，并探讨其在实际应用中的作用。
2. 雪崩二极管的原理雪崩二极管具有一个特殊的工作原理，即雪崩击穿效应。
当雪崩二极管的反向电压达到其击穿电压时，二极管内部会发生雪崩击穿现象，使电流迅速增大，导致电压下降。
这种非线性特性使得雪崩二极管能够在电路中起到电压保护和电压调整的作用。
3. 雪崩二极管的应用3.1 电源保护由于雪崩二极管能够迅速降低电压，因此可以用于电源保护电路中。
当电源电压超过设定值时，雪崩二极管会击穿并提供一个低电阻路径，从而将多余的电流引导到地。
这样可以保护电路中的负载不受过高的电压损害，增强电路的稳定性和可靠性。
3.2 电压调整雪崩二极管还可以应用于电压调整电路中。
通过合理选择雪崩二极管的击穿电压和串联电阻，可以实现电路的精确电压调整。
当电路中需要一个稳定的、固定的电压参考时，可以使用雪崩二极管作为调整元件，使其始终工作在击穿状态，以提供精确可靠的电压输出。
3.3 光电检测利用雪崩二极管的电压放大特性，可以将其应用于光电检测领域。
光电检测一般需要将微弱的光信号转换为电信号，并放大。
雪崩二极管可以作为光电二极管的替代品，通过其特殊的电压放大效应，能够更好地增强光信号，并提供高增益的输出信号。
3.4 高压测量在高压测量领域，雪崩二极管也有重要的应用。
由于其可以承受较高的反向电压，可以被用于高压测量装置中作为电压传感器。
通过与稳压二极管等元件组合，可以实现对高压的测量和保护。
4. 总结本文介绍了雪崩二极管的原理及其在电子领域中的应用。
通过雪崩击穿效应，雪崩二极管能够实现电源保护、电压调整、光电检测和高压测量等功能。
在实际应用中，合理选择雪崩二极管的参数可以实现精确可靠的电路设计。
因此，雪崩二极管在电子领域中具有广泛的应用前景。
雪崩光电二极管工作原理
雪崩光电二极管工作原理雪崩光电二极管是一种常见的半导体器件，其工作原理基于雪崩击穿效应。
本文将详细介绍雪崩光电二极管的工作原理。
雪崩光电二极管是一种光电转换器件，其主要功能是将光信号转换为电信号。
其工作原理基于雪崩击穿效应，是基于光电效应的一种光电二极管。
在雪崩光电二极管中，主要由一个PN结构组成。
PN结由P型半导体和N型半导体组成，两者之间形成一个电势垒。
当外加电压正向偏置时，电子从N区向P区扩散，空穴从P区向N区扩散。
在PN 结的空间电荷区域，会形成一个电场，这个电场可以使电子和空穴加速。
当光照射到PN结上时，光子的能量会被电子吸收，并激发电子跃迁到导带中，形成电子空穴对。
这些电子空穴对在电场的作用下会被加速，进而发生多次碰撞，并产生足够的能量，使得周围的原子被激发，电子和空穴会进一步发生碰撞，产生新的电子空穴对。
这种级联的过程被称为雪崩效应。
在雪崩光电二极管中，当光信号较弱时，雪崩效应会被抑制，此时，电流与光强成线性关系。
但当光信号较强时，雪崩效应会被激发，电流会呈非线性增加。
这是因为雪崩效应会导致电子和空穴对的数量迅速增加，形成电子和空穴的雪崩效应，使电流呈指数增加。
雪崩光电二极管在光通信、光测量等领域具有广泛应用。
其主要原因是雪崩光电二极管具有高增益、低噪声、高速度和高灵敏度等特点。
在光通信中，雪崩光电二极管可以用来接收光信号，并将其转换为电信号，以便进一步处理。
在光测量中，雪崩光电二极管可以用来测量光强度，实现光功率的测量。
此外，雪崩光电二极管还可应用于高能物理实验、光谱分析等领域。
总结起来，雪崩光电二极管是一种基于雪崩击穿效应的光电转换器件。
其工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号。
在雪崩光电二极管中，通过外加电压正向偏置，形成电场，当光照射到PN 结上时，电子和空穴会被加速，发生雪崩效应，产生电流。
雪崩光电二极管具有高增益、低噪声、高速度和高灵敏度等特点，广泛应用于光通信、光测量等领域。
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击穿的原理雪崩
击穿是指在电气设备中发生了电弧现象，使得电气设备的绝缘层被电弧击穿，导致电流直接通过绝缘层进行漏电流，从而造成电气设备的故障甚至是引发火灾等安全事故。
电弧击穿的过程主要分为电压升高阶段、电弧击穿阶段和电流流动阶段。
电弧击穿的原理主要有两种，一种是气体击穿，另一种是固体击穿。
气体击穿主要是指在电击穿空气或其他气体时，电流通过气体产生了等离子体，从而形成电弧。
当电压过高时，气体中的分子会被电离，即失去电子或电子被添加。
当电离程度达到一定程度时，形成电流通道，电流便会通过气体产生电弧。
电弧的产生会带来较高的温度和能量释放，造成电弧的光、声、热等现象。
固体击穿主要是指在绝缘材料中出现了强电场，当电场强度超过绝缘材料的击穿强度时，便会发生电弧击穿。
绝缘材料的击穿强度与其材料的结构、形状、厚度等因素有关。
当电场强度达到一定程度时，绝缘材料内部的分子会被电离，形成电流通道，电流便会通过绝缘材料产生电弧。
电弧击穿会引起电气设备的故障和安全事故，因此需要采取措施来防止电弧击穿的发生。
首先，选择合适的绝缘材料和合适的绝缘结构。
绝缘材料应该具有较高的击穿强
度和较好的绝缘性能，能够承受较高的电场强度。
绝缘结构应该合理设计，避免绝缘材料受到过高的电场强度，减少电弧击穿的可能性。
其次，加强绝缘层的维护和检测工作。
定期对绝缘层进行检测，及时修复绝缘层上的破损和老化，防止电弧通过绝缘层击穿。
另外，设立有效的绝缘保护装置。
可以通过在电路中装置避雷器、断路器、保险丝等设备来防止电弧击穿造成的电气故障。
这些装置能够在电压升高到一定程度时，及时切断电路，避免电弧击穿的扩大和蔓延，保护设备和人身安全。
最后，注意安全用电，合理布线。
合理设计电气线路、合理配置电器设备，避免过载和短路等电气故障的发生，减少电弧击穿的可能性。
综上所述，电弧击穿是由电压升高、电弧击穿和电流流动三个阶段组成。
电弧击穿主要有气体击穿和固体击穿两种形式。
为了防止电弧击穿，需要选择合适的绝缘材料和结构、加强维护和检测工作、设置有效的绝缘保护装置，并注意安全用电和合理布线。
这些措施能够有效预防电弧击穿的发生，保障电气设备的安全运行。