擊穿就是電介質(zhì)在足夠高的電場(chǎng)強(qiáng)度作用下瞬間失去介電功能的現(xiàn)象。是電介質(zhì)擊穿形式之一。在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)內(nèi)少量自由電子動(dòng)能增大，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大時(shí)，自由電子不斷撞擊介質(zhì)內(nèi)的離子，并把能量傳遞給離子使之電離，從而產(chǎn)生新的次級(jí)電子，這些次級(jí)電子在電場(chǎng)中獲得能量而加速運(yùn)動(dòng)，又撞擊并電離更多的離子，產(chǎn)生更多的次級(jí)電子，如此連鎖反應(yīng)，如同雪崩，產(chǎn)生“電子潮”，使貫穿介質(zhì)的電流迅速增大，導(dǎo)致?lián)舸?

簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)本來(lái)不應(yīng)該有電流通過(guò)的地方，由于加在它兩端的電壓過(guò)高，導(dǎo)致它有了電流通過(guò)，并且是大電流通過(guò)。這種情況就叫擊穿。比如我們看到特斯拉線圈在工作的時(shí)候產(chǎn)生的“電弧”這就是一種常見(jiàn)的擊穿，而被擊穿的介質(zhì)就是空氣!PN結(jié)的擊穿特性是指當(dāng)在PN結(jié)上施加的電壓超過(guò)一定的值時(shí)，PN結(jié)將發(fā)生擊穿現(xiàn)象，電流迅速增大，導(dǎo)致結(jié)電壓快速降低。擊穿是指在正向或反向電壓下，PN結(jié)中的載流子會(huì)迅速增多，形成一個(gè)大的電流。擊穿特性是PN結(jié)的重要特點(diǎn)之一，對(duì)于電子器件設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行都有重要的影響。

雪崩擊穿是PN結(jié)的一種擊穿機(jī)制，當(dāng)反向電壓足夠大時(shí)，電子和空穴在結(jié)區(qū)域的耗盡層中會(huì)獲得足夠的能量，以使它們與原來(lái)的載流子發(fā)生碰撞，并產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)。這些新的載流子也會(huì)獲得足夠的能量，再與原來(lái)的載流子碰撞，形成更多的載流子對(duì)。這樣，一個(gè)小的電流失控點(diǎn)會(huì)形成一個(gè)大的電流，形成一個(gè)雪崩的效應(yīng)，使得PN結(jié)迅速擊穿。雪崩擊穿是PN結(jié)在高電場(chǎng)下的一種擊穿方式，通常在高電壓大電流應(yīng)用中使用。

齊納擊穿是PN結(jié)的另一種擊穿機(jī)制，當(dāng)正向電壓足夠大時(shí)，電子獲得足夠的能量，可以克服PN結(jié)的勢(shì)壘，并進(jìn)入耗盡層。在耗盡層中，電子會(huì)與原來(lái)的載流子發(fā)生碰撞，并產(chǎn)生更多的電子空穴對(duì)。這些新的載流子也會(huì)獲得足夠的能量，與原來(lái)的載流子再次碰撞，形成更多的載流子對(duì)。這樣，一個(gè)小的電流失控點(diǎn)也會(huì)形成一個(gè)大的電流，從而使得PN結(jié)迅速擊穿。齊納擊穿是PN結(jié)在高電壓應(yīng)用中的一種常見(jiàn)擊穿方式，通常在低電壓小電流應(yīng)用中使用。

什么是雪崩擊穿

雪崩擊穿是什么意思?雪崩擊穿是指PN結(jié)的反向電壓增大到一個(gè)數(shù)值時(shí)，載流子倍增像雪崩一樣，增加得快得多。完全不同。在高逆向電壓下，PN結(jié)存在強(qiáng)電場(chǎng)，可以直接破壞。共價(jià)鍵將束縛電子分離形成電子-空穴對(duì)，形成較大的反向電流。

拿電除塵器舉例，當(dāng)一個(gè)電子從放電極(陰極)向收塵極(陽(yáng)極)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大，則電子被加速，在運(yùn)動(dòng)的路徑上碰撞氣體原子會(huì)發(fā)生碰撞電離。和氣體原子.第一次碰撞引起電離后，就多了一個(gè)自由電子。這兩個(gè)自由電子向收塵極運(yùn)動(dòng)時(shí)，又與氣體原子碰撞使之電離，每一原子又多產(chǎn)生一個(gè)自由電子，于是第二次碰撞后，就變成四個(gè)自由電子，這四個(gè)電子又與氣體原子碰撞使之電離，產(chǎn)生更多的自由電子。所以一個(gè)電子從放電極到收塵極，由于碰撞電離，電子數(shù)將雪崩似地增加，這種現(xiàn)象稱為電子雪崩。

一、雪崩擊穿

物理機(jī)制

雪崩擊穿是指在高電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體材料中的載流子在晶格中發(fā)生碰撞，產(chǎn)生大量的電子-空穴對(duì)，這些電子-空穴對(duì)又會(huì)繼續(xù)與晶格中的原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì)，形成一個(gè)正反饋過(guò)程，最終導(dǎo)致半導(dǎo)體材料中的電流急劇增加，形成雪崩擊穿現(xiàn)象。

電壓特性

雪崩擊穿的電壓特性表現(xiàn)為非線性，即擊穿電壓隨著反向電壓的增加而降低。這是因?yàn)樵诟唠妶?chǎng)作用下，半導(dǎo)體材料中的載流子濃度增加，使得電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生速率加快，從而導(dǎo)致?lián)舸╇妷航档?。此外，雪崩擊穿的擊穿電壓還受到溫度、摻雜濃度等因素的影響。

應(yīng)用

雪崩擊穿廣泛應(yīng)用于二極管、三極管等半導(dǎo)體器件中。在這些器件中，雪崩擊穿可以作為一種保護(hù)機(jī)制，當(dāng)反向電壓超過(guò)一定值時(shí)，器件內(nèi)部的電流急劇增加，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的保護(hù)。此外，雪崩擊穿還可以應(yīng)用于高速開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域。

二、齊納擊穿

齊納擊穿是指在高電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體材料中的價(jià)帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，形成一個(gè)耗盡層。當(dāng)反向電壓繼續(xù)增加時(shí)，耗盡層會(huì)逐漸變寬，直至達(dá)到一定的厚度。此時(shí)，如果反向電壓繼續(xù)增加，耗盡層中的電場(chǎng)強(qiáng)度將達(dá)到一個(gè)臨界值，使得耗盡層中的電子獲得足夠的能量躍遷到價(jià)帶，從而形成一個(gè)穩(wěn)定的導(dǎo)電通道，實(shí)現(xiàn)齊納擊穿。

齊納擊穿的電壓特性表現(xiàn)為線性，即擊穿電壓與反向電壓成正比。這是因?yàn)辇R納擊穿是由耗盡層中的電子躍遷引起的，這個(gè)過(guò)程與反向電壓的大小無(wú)關(guān)。此外，齊納擊穿的擊穿電壓還受到溫度、摻雜濃度等因素的影響。

齊納穿廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓二極管、瞬態(tài)抑制二極管等半導(dǎo)體器件中。在這些器件中，齊納擊穿可以作為一種穩(wěn)定輸出電壓的機(jī)制。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，齊納擊穿產(chǎn)生的穩(wěn)定導(dǎo)電通道可以使得輸出電壓保持在一個(gè)恒定的范圍內(nèi)。此外，齊納擊穿還可以應(yīng)用于過(guò)壓保護(hù)、浪涌保護(hù)等領(lǐng)域。

雪崩擊穿和齊納擊穿是半導(dǎo)體器件中常見(jiàn)的兩種擊穿現(xiàn)象，它們?cè)谖锢頇C(jī)制、電壓特性和應(yīng)用方面有很大的區(qū)別。雪崩擊穿是一種非線性擊穿現(xiàn)象，其擊穿電壓隨著反向電壓的增加而降低;而齊納擊穿是一種線性擊穿現(xiàn)象，其擊穿電壓與反向電壓成正比。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求和場(chǎng)景，可以選擇不同類型的半導(dǎo)體器件來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。如果只是要做保護(hù)，用TVS穩(wěn)壓管主要用于穩(wěn)壓，通過(guò)的電流越小越好，當(dāng)瞬時(shí)電壓超過(guò)電路正常工作電壓后，TVS二極管便發(fā)生雪崩，提供給瞬時(shí)電流一個(gè)超低電阻通路，其結(jié)果是瞬時(shí)電流通過(guò)二極管被引開(kāi)，避開(kāi)被保護(hù)器件，并且在電壓恢復(fù)正常值之前使被保護(hù)回路一直保持截止電壓，當(dāng)瞬時(shí)脈沖結(jié)束以后，TVS二極管自動(dòng)回復(fù)高阻狀態(tài)，整個(gè)回路進(jìn)入正常電壓，TVS管的失效模式主要是短路，但當(dāng)通過(guò)的過(guò)電流太大時(shí)，也可能造成TVS管被炸裂而開(kāi)路。

總結(jié)起來(lái)，雪崩擊穿適用于高電壓大電流的應(yīng)用，其特點(diǎn)是擊穿電壓較高、電流增長(zhǎng)較快;而齊納擊穿適用于低電壓小電流的應(yīng)用，其特點(diǎn)是擊穿電壓較低、電流增長(zhǎng)較快。這些擊穿特性的理解對(duì)于電子器件的設(shè)計(jì)、電路的安全運(yùn)行以及電氣工程領(lǐng)域的研究都具有重要意義。