ديود زنر

ديود­هاي زنر يا شكست، ديودهاي نيمه هادي با پيوند p-n هستند كه در ناحيه باياس معكوس كار كرده و داراي كاربردهاي زيادي در الكترونيك، مخصوصآ به عنوان ولتاژ مبنا و يا تثبيت كننده ولتاژ دارند.
هنگامي كه پتانسيل الكتريكي دو سر ديود را در جهت معكوس افزايش دهيم در ولتاژ خاصي پديده شكست اتفاق مي­افتد، بدين معني كه با افزايش بيشتر ولتاژ، جريان بطور سريع و ناگهاني افزايش خواهد داشت. ديودهاي زنر يا شكست ديودهايي هستند كه در اين ناحيه يعني ناحيه شكست كار مي­كنند و ظرفيت حرارتي آنها طوري است كه قادر به تحمل محدود جريان معيني در حالت شكست مي­باشند، براي توجيه فيزيكي پديده شكست دو نوع مكانيسم وجود دارد (واردات قطعات الکترونیکی)
مكانيسم اول در ولتاژهاي كمتر از 6 ولت براي ديودهايي كه غلظت حامل­ها در آن زياد است اتفاق مي­افتد و به پديده شكست زنر مشهور است. در اين نوع ديودها به علت زياد بودن غلظت ناخالصي­ها در دو قسمت p و n ، عرض منطقه بار فضاي پيوند باريك بوده و در نتيجه با قرار دادن يك اختلاف پتانسيل v بر روي ديود (پتانسيل معكوس)، ميدان الكتريكي زيادي در منطقه پيوند ايجاد مي­شود.
با افزايش پتانسيل v به حدي مي­رسيم كه نيروي حاصل از ميدان الكتريكي، يكي از پيوندهاي كووالانسي را مي­شكند. با افزايش بيشتر پتانسيل دو سر ديود از آنجايي كه انرژي يا نيروهاي پيوند كووالانسي باند ظرفيت در كريستال نيمه هادي تقريبأ مساوي صفر است، پتانسيل تغيير چنداني نكرده، بلكه تعداد بيشتري از پيوندهاي ظرفيتي شكسته شده و جريان ديود افزايش مي­يابد.

مكانيسم ديگري كه براي پديده شكست ذكر مي­شود، مكانيسم شكست بهمني است. اين مكانيسم در مورد ديودهايي كه ولتاژ شكست آنها بيشتر از 6 ولت است صادق مي­باشد. در اين ديودها به علت كم بودن غلظت ناخالصي، عرض منطقه بار فضا زياد بوده و ميدان الكتريكي كافي براي شكستن پيوندهاي كووالانسي بوجود نمي­آيد، بلكه حامل­هاي اقليتي كه بواسطه انرژي حرارتي آزاد مي­شود، در اثر ميدان الكتريكي شتاب گرفته و انرژي جنبشي كافي بدست آورده و در بار فضا با يون­هاي كريستال برخورد كرده و در نتيجه پيوندهاي كووالانسي را مي­شكنند­. با شكستن هر پيوند، حامل­هاي ايجاد شده خود باعث شكستن پيوندهاي بيشتر مي­شوند .

بدين ترتيب پيوندها بطور تصاعدي يا زنجيري و يا بصورت پديده بهمني شكسته مي­شوند و اين باعث مي­شود كه ولتاژ دو سر ديود تقريبأ ثابت مانده و جريان آن افزايش يافته و بواسطه مدار خارجي محدود مي­شود. چنين ديودهايي داراي ضريب درجه حرارتي مثبت هستند . زيرا با افزايش درجه حرارت اتم­هاي متشكله كريستال به ارتعاش در آورده، در نتيجه احتمال برخورد حامل­هاي اقليت با يون­ها، بهنگام عبور از منطقه بار فضا زيادتر مي­گردد. به علت زياد شدن برخوردها احتمال اينكه انرژي جنبشي حفره يا الكترون بين دو برخورد متوالي بمقدار لازم براي شكست پيوند برسد كمتر شده و در نتيجه ولتاژ شكست افزايش مي­يابد.