Z-Diode

Kennlinie und Schaltbild Zenerdiode

Z-Dioden (Zenerdiode) sind Dioden, die dank ihrer speziellen Dotierung zur Spannungsstabilisierung eingesetzt werden.

Im Arbeitsbereich der Z-Dioden verlaufen die Kennlinien nahezu linear. ${U_Z}$ ist hier annähernd konstant. Es gibt zwei Ursachen für die Entstehung eines Sperrdurchbruches. Abhängig von der Spannung der Zenerdiode ist der Zenereffekt oder der Lawineneffekt für die Funktion des Bauteils verantwortlich.

• Beim Zenereffekt entsteht durch eine hohe Dotierung eine sehr dünne Sperrschicht. Die an der Diode anliegende Spannung löst Ladungsträger aus ihren Bindungen und ermöglicht einen Stromfluss. Diesen Effekt macht man sich bei Spannungen bis 5 V zunutze.
• Beim Lawineneffekt entsteht durch eine geringe Dotierung eine relativ breite Sperrschicht. Die wenigen freien Ladungsträger werden von der Feldkraft beschleunigt und nehmen Energie auf. Durch die breite Sperrschicht Stoßen viele Ladungsträger schon vor dem Verlassen der Sperrschicht auf ein Gitteratom und lösen aus diesem weitere Ladungsträger, die nun auch wieder beschleunigt werden und zusätzliche Ladungsträger herauslösen. Durch diese Stoßionisation entsteht ein Lawineneffekt.

Diodo-z

Curva característica del diodo Zener y diagrama de circuito

Los diodos-z (diodos Zener) son diodos que se usan para estabilizar los voltajes gracias a su dopaje especial.

Las curvas características son casi lineales en el rango operativo de los diodos Zener. ${V_Z}$ es prácticamente constante aquí. Una descomposición en modo inactivo puede ser causada por dos cosas. Dependiendo del voltaje del diodo Zener, o el efecto Zener o el efecto avalancha es el responsable de la operación del componente.

En el caso del efecto Zener, el alto dopaje crea una capa de agotamiento muy delgada. El voltaje del diodo libera portadores de carga de sus uniones y permite el flujo de una corriente. Este efecto se utiliza para voltajes de hasta 5V.

En el caso del efecto de avalancha, el bajo dopaje crea una capa de agotamiento relativamente amplia. Los pocos portadores de carga libre se aceleran debido a la fuerza que actúa en el campo y absorbe energía. Debido a la capa de agotamiento amplia, los numerosos portadores de carga colisionan con átomos de retícula antes de abandonar esta capa y liberan más portadores de carga que también son acelerados y liberan portadores de carga adicionales. Esta ionización de colisión crea un efecto de avalancha.

Curva característica del diodo Zener y diagrama de circuito