Ζένερ, δίοδος

Κρυσταλλική δίοδος πυριτίου που χρησιμοποιείται για τη σταθεροποίηση τάσης. Στη δ.Ζ. η χαρακτηριστική καμπύλη προς το μέρος του ανάστροφου ρεύματος παρουσιάζει κατακόρυφο τμήμα, που σημαίνει ότι, αν διαβιβαστεί ρεύμα αντίθετα από την αγώγιμη φορά, θα δημιουργηθεί σταθερή τάση, ανεξάρτητη από την ένταση του ρεύματος (περιοχή διάσπασης). Η σταθερότητα της τάσης οφείλεται σε δύο φαινόμενα που μπορεί να παρουσιάζονται είτε ξεχωριστά είτε σε συνδυασμό. Το πρώτο φαινόμενο είναι η πιθανότητα να απελευθερωθούν ηλεκτρόνια από ομοιοπολικούς δεσμούς εξαιτίας της επίδρασης πολύ ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων που επικρατούν στο στρώμα φραγμού. Με άλλα λόγια, τα υψηλά πεδία μπορούν να δημιουργήσουν ζεύγη ηλεκτρονίων οπών, επομένως πρόσθετους φορείς, με την ανύψωση και μόνο ηλεκτρονίων από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας. Το φαινόμενο αυτό λέγεται φαινόμενο Ζένερ και παρατηρείται στις κρυσταλλοδιόδους με υψηλή περιεκτικότητα προσμείξεων, όπου το στρώμα φραγμού είναι κενό και το ηλεκτρικό πεδίο σχετικά μεγάλο. Το δεύτερο φαινόμενο είναι η ανάπτυξη του ιονισμού που αναφέρεται ως καταιγισμός (ή χιονοστιβάδα) κατά τον οποίο τα ηλεκτρόνια και οι οπές που μεταφέρουν το αντίστροφο ρεύμα κόρου αποκτούν αρκετή ενέργεια στη διάρκεια μιας μέσης ελεύθερης διαδρομής, ενώ διασχίζουν το στρώμα φραγμού, ώστε να μπορούν να διεγείρουν με συγκρούσεις ηλεκτρόνια από τη ζώνη σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας. Επειδή ο αριθμός των συγκρούσεων μεγαλώνει ανάλογα με το πλάτος του στρώματος φραγμού, το φαινόμενο της διάσπασης καταιγισμού κυριαρχεί όταν η κρυσταλλοδίοδος έχει υψηλή περιεκτικότητα προσμείξεων και το πλάτος του στρώματος φραγμού είναι μεγάλο. Οι δ.Ζ. χρησιμοποιούνται για τη σταθεροποίηση τάσεων που κυμαίνονται από 2 έως πολλές εκατοντάδες βολτ με δυναμικές αντιστάσεις (λόγος της αύξησης της τάσης προς την αύξηση του ρεύματος) στην περιοχή διάσπασης που κυμαίνονται από λίγα δέκατα έως πολλές χιλιάδες Ωμ. Οι λυχνίες αερίου περιορίζουν πολύ περισσότερο την κλίμακα της τάσης που σταθεροποιούνται (75-185 βολτ) και έχουν δυναμικές αντιστάσεις όχι μικρότερες από περίπου 80 Ωμ. Περιορίζουν επίσης το ρεύμα σταθεροποίησης στην κλίμακα των 5 έως περίπου 40 mA, ενώ οι δ.Ζ. μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πολύ ευρύτερη κλίμακα ρευμάτων.