齐纳二极管的工作原理

当PN结二极管反向偏置时，耗尽层变宽。如果此反向偏置电压跨过二极管正不断增加，耗尽层变得越来越宽。同时，由于少数载流子，将存在恒定的反向饱和电流。

在结之间经过一定的反向电压后，少数载流子由于强电场而获得足够的动能。具有足够动能的自由电子与耗尽层的静止离子碰撞并且撞出更多自由电子。

由于相同的电场，这些新产生的自由电子也获得足够的动能，并且它们通过碰撞累积地产生更多的自由电子。由于这种可交换现象，很快就会在耗尽层中产生巨大的自由电子，并且整个二极管将变为导电的。耗尽层的这种类型的击穿被称为雪崩击穿，但这种崩溃并不十分尖锐。耗尽层中存在另一种类型的击穿，与雪崩击穿相比更加锐利，这称为齐纳击穿。当PN结是二极管高度掺杂时，晶体中杂质原子的浓度将很高。这种较高浓度的杂质原子导致耗尽层中离子浓度较高，因此对于相同的施加的反向偏置电压，耗尽层的宽度变得比正常掺杂的二极管的宽度薄。

由于这种较薄的耗尽层，耗尽层上的电压梯度或电场强度非常高。如果反向电压继续增加，则在一定的施加电压之后，来自耗尽区域内的共价键的电子出来并使耗尽区导电。这种故障称为齐纳击穿。发生这种击穿的电压称为齐纳电压。如果在二极管上施加的反向电压大于齐纳电压，则二极管提供通向其的电流的导电路径，因此，其中不存在进一步雪崩击穿的可能性。理论上，齐纳击穿发生在较低的电压电平，然后是二极管中的雪崩击穿，特别是掺杂用于齐纳击穿。齐纳击穿比雪崩击穿更加锐利。

在制造过程中，通过所需和适当的掺杂，可以调节二极管的齐纳电压。当一个齐纳二极管连接在电压源上，并且源电压大于齐纳电压，齐纳二极管两端的电压保持固定，与电源电压无关。虽然在那种情况下，通过二极管的电流可以是任何值，这取决于与二极管连接的负载。这就是为什么我们使用齐纳二极管主要用于控制不同电路中的电压。

齐纳二极管的电路符号如下所示。

齐纳二极管的特性

当二极管以正向偏压连接时，该二极管用作普通二极管，但当反向偏压大于齐纳电压时，会发生急剧击穿。在VI特性中，V z是齐纳电压。它也是拐点电压，因为此时电流增加得非常快。