ツェナー効果

エレクトロニクスにおいて、ツェナー効果（ツェナーダイオードという名で最もよく知られている）は、クラレンス・メルビン・ツェナーによって発見された電気破壊の一種である。逆バイアスのp-nダイオードで発生し、電界によって電子が半導体の価電子帯から伝導帯へトンネルし、多数の自由少数キャリアが発生して逆電流が急激に増加する。^[1]

高い逆バイアス電圧下では、pn接合の空乏領域が広がり、接合全体に高強度の電界が発生します。^{[2]十分に強い電界により、}半導体の空乏領域を横切る電子のトンネル効果が可能になり、多数の自由電荷キャリアが発生します。この突然のキャリア生成により逆電流が急速に増加し、ツェナーダイオードの高勾配コンダクタンスが発生します。

ツェナー効果はアバランシェ降伏とは異なり ます。アバランシェ降伏では、遷移領域にある少数キャリア電子が電界によって加速され、束縛電子との衝突によって電子正孔対を解放するのに十分なエネルギーに達します。ツェナー効果とアバランシェ効果は同時に発生する場合もあれば、独立して発生する場合もあります。一般に、5 ボルト以下で発生するダイオード接合降伏はツェナー効果によって発生し、5 ボルト以上で発生する降伏はアバランシェ効果によって発生します。^[3] 5 ボルトに近い電圧で発生する降伏は、通常、2 つの効果の組み合わせによって発生します。ツェナー降伏は、電界強度が約 10 ボルトのときに発生することが分かっています。3 × 10 ⁷  V/m。^[1] ツェナー降伏は高濃度ドープ接合（p型半導体は中濃度ドープ、n型半導体は高濃度ドープ）で発生し、狭い空乏領域を生成します。^[2]アバランシェ降伏は低濃度ドープ接合で発生し、より広い空乏領域を生成します。接合部の温度が上昇すると、降伏に対するツェナー効果の寄与が増加し、アバランシェ効果の寄与が減少します。