اقرأ في هذا المقال
ما المقصود بانهيار الزينر دايود وجهد الانهيار؟
يمكن تعريف صمامات الانهيار (Breakdown diodes)، على أنّها مكونات كهربائية ثنائية الأطراف. تتوفر أنواع مختلفة من الثنائيات في السوق والتي يتم تصنيعها من أجسام أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم، الهدف العام للدايود “الصمام الثنائي” هو السماح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد فقط ومنع التيار في الاتجاه العكسي.
انهيار – PN Junction:
يمكن أن يحدث انهيار كهربائي لأي مادة مثل الموصل وأشباه الموصلات والعازل بسبب ظاهرتين مختلفتين تعرفان باسم “انهيار زينر” (Zener Breakdown)، و”جهد الانهيار” (Avalanche Breakdown).
ما هو انهيار زينر – Zener Breakdown؟
عندما يكون الصمام الثنائي (diode) متحيزًا عكسيًا (reverse biased)، تزداد الطاقة الحركية للإلكترونات وتتحرك بسرعة عالية. تصطدم الإلكترونات عالية السرعة مع ذرات أخرى وتنتج إلكترونات حرة. هذه الإلكترونات الحرة، بدورها، تؤدي إلى ارتفاع قيمة “تيار التشبع العكسي“. يُعرف هذا باسم انهيار (Zener).
ما هو انهيار جهد الانهيار – Avalanche Breakdown؟
يحدث انهيار جهد الانهيار عندما يتم تطبيق جهد عكسي عالي عبر الصمام الثنائي. مع زيادة الجهد العكسي المطبق، يزداد المجال الكهربائي عبر التقاطع. يمارس هذا المجال الكهربائي قوة على الإلكترونات عند التقاطع ويحررها من الروابط التساهمية. تبدأ هذه الإلكترونات الحرة في التحرك بسرعة عالية عبر التقاطع وتصطدم بالذرات الأخرى، ممّا ينتج عنه المزيد من الإلكترونات الحرة. ينتج عن هذا زيادة سريعة في صافي التيار. كل من هذه الأعطال تحدث في ثنائيات زينر.
الفرق بين انهيار زينر وانهيار جهد الانهيار:
الفرق الرئيسي بين انهيار زينر وانهيار جهد الانهيار هو آلية حدوثها. يحدث انهيار زينر بسبب المجال الكهربائي العالي بينما يحدث جهد الانهيار بسبب اصطدام الإلكترونات الحرة بالذرات. يمكن أن يحدث كل من هذه الأعطال في وقت واحد. دعونا نلقي نظرة على الاختلافات الأخرى بينهما في الجدول أدناه:
| انهيار زينر (Zener Breakdown) | انهيار جهد الانهيار (Avalanche Breakdown) |
| تُعرف العملية التي تتحرك فيها الإلكترونات عبر الحاجز من نطاق التكافؤ للمادة من النوع (p) إلى نطاق التوصيل للمواد من النوع (n) باسم انهيار (Zener). | تسمّى عملية تطبيق الجهد العالي وزيادة الإلكترونات الحرة أو التيار الكهربائي في أشباه الموصلات والمواد العازلة بانهيار جهد الانهيار. |
| لوحظ هذا في ثنائيات زينر ذات جهد انهيار زينر (Vz) من (5) إلى (8) فولت. | لوحظ هذا في الصمام الثنائي (Zener) الذي يحتوي على جهد انهيار (Zener) (Vz) أكبر من (8) فولت. |
| يتم سحب إلكترونات التكافؤ إلى التوصيل بسبب المجال الكهربائي العالي في منطقة الاستنفاد (depletion region) الضيقة. | يتم دفع إلكترونات التكافؤ إلى التوصيل بسبب الطاقة التي تمنحها الإلكترونات المتسارعة، والتي تكتسب سرعتها بسبب اصطدامها بالذرات الأخرى. |
| تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى تقليل جهد الانهيار. | تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى زيادة جهد الانهيار. |
| خصائص (VI) لانهيار زينر لها منحنى حاد. | المنحنى المميز لانهيار جهد الانهيار (VI) ليس حادًا مثل انهيار (Zener). |
| يحدث في الثنائيات المخدرة بشدة (highly doped). | يحدث في الثنائيات التي يتم تخديرها بشكل طفيف (lightly doped). |
