半导体器件(尤其是二极管)在反向偏置条件下会发生三种不同类型的击穿现象,齐纳击穿、雪崩击穿和热电击穿。
齐纳击穿:当施加于PN结上的反向电压达到某个特定值时,强电场作用下电子从价带直接跃迁到导带,导致电流急剧增加。主要发生在相对较低的电压范围内,掺杂浓度非常高的PN结中。齐纳二极管利用这一原理,常用于稳压电路。
雪崩击穿:当PN结承受足够大的反向电压时,自由载流子(电子-空穴对)在强电场作用下加速运动,并通过碰撞产生更多的自由载流子,从而形成连锁反应。相对于齐纳击穿,它需要更高的临界电压,击穿过程中伴随有明显的温度升高。
理论上任何二极管都可能发生雪崩击穿,某些情况下会被设计用来保护电路免受过电压损害。
热电击穿:当半导体材料内部因局部过热而引发不可逆损伤或永久性破坏。可能是长时间处于超过额定条件下的工作状态等引起。一旦发生,器件往往会完全失效。
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