
【计】 Zener tunneling
【计】 Zener
【计】 tunnel effect; tunneling
【化】 tunnel effect; tunneling effect; tunnelling effect
齐纳隧道效应(Zener Tunneling Effect)是半导体物理中的关键现象,指在高反向偏置电压下,半导体材料内部形成的强电场使电子直接穿透势垒的量子力学行为。该效应由Clarence Zener于1934年首次理论化,是齐纳二极管(Zener Diode)实现电压稳压功能的核心机制。
汉英对照
二者结合称为齐纳隧道效应,英文术语为Zener Tunneling。
物理过程
当PN结反向电压超过临界值(齐纳电压)时,耗尽层电场强度达到10⁶ V/m量级,价带电子通过量子隧穿直接跃迁至导带,形成反向导通电流。该过程遵循薛定谔方程的势垒穿透解: $$ Psi(x) propto e^{-k x} $$ 其中$k=sqrt{2m(E-V)/hbar}$,$E$为电子能量,$V$为势垒高度。
齐纳隧道效应被广泛应用于:
齐纳隧道效应是半导体器件中一种由量子隧道效应引发的击穿现象,与齐纳击穿密切相关。以下是详细解释:
齐纳隧道效应指在高掺杂的PN结中,当反向偏压达到临界值时,强电场使价带电子通过量子隧道效应直接穿越禁带进入导带,导致电流急剧增大的现象。其本质是量子力学中的势垒贯穿行为,而非传统碰撞电离。
特征 | 齐纳隧道效应 | 雪崩击穿 |
---|---|---|
机制 | 量子隧穿 | 载流子碰撞电离 |
温度系数 | 负温度系数(温度↑,击穿电压↓) | 正温度系数(温度↑,击穿电压↑) |
电压范围 | 低击穿电压(通常<5V) | 高击穿电压(>7V) |
齐纳隧道效应揭示了量子行为在宏观器件中的实际应用,其核心是强电场下电子的隧穿行为。理解该效应需结合半导体物理与量子力学原理,更多技术细节可参考道客巴巴和百度文库的原始文献。
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