齐纳效应

在电子学中，齐纳效应（英语：Zener effect），又称齐纳崩溃（英语：Zener breakdown）其是一种电击穿。当一个pn接面中的反向偏置太大，使大量自由载流子得以从半导体价带穿隧到导带的时候，就会出现这种情况，具体的表现是迅速暴增的反向电流。

二极管的电流-电压特性曲线（横轴是电压，纵轴是电流），其中曲线在反向偏置下（第三象限）出现两个分叉，右侧分叉是齐纳效应。

齐纳效应是由美国物理学家克拉伦斯·齐纳发现；这个现象后来被是运用在齐纳二极管之中，它具有稳定电压的功能。

机制

在强劲的反向偏置下，pn接面的耗尽区变宽，导致接面上产生高强度电场。电场如果够强，就能让电子穿越的耗尽区，产生大量的自由载流子，这导致反向电流暴增。根据发现，齐纳效应发生时，电场强度大约是7007300000000000000♠3×10⁷ V/m。在齐纳效应发生后，齐纳二极管电流-电压曲线的斜率很大（也就是电导很大）。

与雪崩击穿的关系

齐纳效应跟雪崩击穿不同。雪崩击穿发生时，耗尽区中的载流子一样会被电场加速；但与齐纳效应不同的是，雪崩击穿时，电子的能量足以借由碰撞原子中的束缚电子，来释放电子空穴对（此过程称为碰撞游离）。齐纳效应和雪崩击穿可能同时发生，也可能各自发生而不相关。

对pn接面二极管来说，发生在反向偏置5伏特以下的电击穿通常是由齐纳效应引起的，而发生在5伏特以上的话，则是由雪崩击穿引起的。而如果是接近5伏特的时候发生，通常是这两种效应的某种组合引起的。

在重度掺杂（中度掺杂的p型半导体中度和重度掺杂的n型半导体）的接面中，耗尽层较狭窄，倾向发生齐纳效应。当接面是由轻度掺杂半导体组成，耗尽层较宽时，倾向发生雪崩击穿。如果接面温度升高，会增加齐纳效应对击穿的贡献，同时降低雪崩击穿的贡献。

参考文献

来源

• Lutz, Gerhard. Semiconductor Radiation Detectors – Device Physics . Springer. 1999. ISBN 978-3-540-71679-2. doi:10.1007/978-3-540-71679-2   （英语）.