Полупроводниковый двухэлектродный прибор, работающий на обратной ветви вольт-амперной характеристики и предназначенный для стабилизации напряжения…
Вот так называется тот прибор, что в СССР и сейчас в России принято называть стабилитроном, за рубежом такой прибор называют диод Зенера, т.е. стабилитрон и диод Зенера – это одно и то же, разница только в терминологии, вопрос вроде бы закрыт…
Но не совсем всё так, если вникнуть глубже в суть проблемы…
Итак, до появления полупроводниковых приборов в электронике практически всецело царили радиолампы: как вакуумные, так и газонаполненные… Лампа, предназначенная для поддержания (стабилизации) напряжения в электрической цепи называлась стабилитроном, принцип действия основан на особенностях вольтамперной характеристики тлеющего разряда в газе: между электродами в герметизированном баллончике горит маленький огонёк и он-то в определённых пределах и поддерживает напряжение на выводах… Кроме того в цепь последовательно нужно включить балластное сопротивление, которое задаёт режим и которое ограничивает ток и сбрасывает лишнее напряжение…
Но постепенно начали появляться полупроводниковые радиоэлементы, основа которых – p-n переход… И вот обнаружили, что обратная ветвь ВАХ (вольтамперной характеристики) перехода (грубо говоря – диода) сначала идёт полого, а потом круто падает, при этом в определённом диапазоне токов напряжение на электродах постоянно, но самое интересное то, что данный режим далеко не всегда является аварийным, прибор не выходит из строя, а может в таком положении находиться неограниченно долго, при исчезновении напряжения переход опять возвращается в исходный режим совершенно без последствий…
Американцы дабы показать лишний раз вклад своих учёных назвали диодами Зенера…
В СССР этот пропагандистский трюк не поддерживали, называя такие приборы просто стабилитронами, точнее полупроводниковыми стабилитронами (тогда же транзисторы называли полупроводниковыми триодами) … И вот почему...
Название диод Зенера по отношению к полупроводниковым стабилитронам не совсем верен, дело в том, что обратная ВАХ определяется тремя видами пробоев, два из них являются обратимыми…
1. Туннельный пробой – это сугубо квантовый эффект, не встречающийся в макромире… Грубо говоря обратносмещённый переход – это барьер, электроны, проникающие его – это своего рода снаряды, которые пытаются проникнуть сквозь него… В нашем макромире если энергии у снаряда меньше, чем нужно для пробития брони, то он просто отскочит, рекошитирует… А в микромире же не совсем всё так: если энергетический барьер будет большой, но достаточно тонкий, то электрон с определённой долей вероятности може оказаться за этим барьером… Если бы в повседневной жизни такое было возможно было, то стреляя по тонкому и прочному бронежилету была возможность, что пуля окажется с обратной стороны бронежилета, именно так: не пробьёт, а окажется… Это, конечно, было очень необычно и такой эффект назвали «туннельным»: объясняли проникновение слабого электрона неким туннелем, через который тот проникает через барьер… Один из первых, кто исследовал подобное явление был американский учёный Кларенс Зенер... Заслуга Зенера подчёркивается тем, что туннельный пробой иногда называют зенеровским...
2. Лавинный пробой, который не имел ничего необычного: под действием поля электроны разгонялись, ударяли по атомам, выбивали из них ещё электроны, те электроны тоже разгонялись и т.д… Получалась целая ветвящаяся цепочка, лавина (подобное происходит, например, при ядерном взрыве, только там нейтроны проникают внутрь ядер) … Такой эффект был давно известен…
3. Тепловой пробой, который начинается как туннельный или лавинный, но после того, как переход сильно разогревается появляется много носителей, которые вызывают резкое увеличение тока, который ещё больше разогревает переход, разогрев перехода ещё более увеличивает количество носителей… В конце концов тепловой пробой может вывести переход из строя, этот пробой является необратимый…
И получается, что полупроводниковый стабилитрон может работать на основе туннельного, лавинного и смешанного, переходного туннельно-лавинного пробоя…
При этом диод и стабилитрон имеют не одинаковую проводимость слоёв: тот слой, который более легирован добавками имеет меньшую проводимость и называется эмиттером, другой слой гораздо менее легирован и называется базой… Названия объясняются тем, что в основном при прямом смещении носители переходят из слоя с большей проводимостью в слой меньшей проводимости, т.е. первый слой эмитирует (испускает) носители, второй слой принимает и большинство свойств перехода объясняются именно процессами в этом слое, кроме того первые образцы диодов и транзисторов делались на пластинке (основании), эта область и оставалась менее легированной, поэтому её и назвали базой (основой)…
Кроме того, стабилитроны с более низкоомной базой имеют туннельный пробой, именно тот, который впервые описал Зенер, такие стабилитроны рассчитаны на низки напряжения стабилизации… В более высоковольтных стабилитронах происходит преимущественно лавинный пробой, такие стабилитроны называют лавинными диодами… Вот и получается, что только низковольтные стабилитроны (порядка нескольких вольт) правильнее назвать диодами Зенера, а более высоковольтные, порядка десятков вольт и выше – лавинными диодами…
Существуют ещё стабисторы, в которых для стабилизации используется прямая ветвь ВАХ, напряжение стабилизации у стабисторов менее 2 В…
Если быть точным, то малые напряжения стабилизации обеспечивают стабисторы, средние – диоды Зенера, высокие – лавинные диоды… Но часто особо не разбираются и называют всё стабилитронами у нас, на западе – диодами Зенера (для них стабилитрон – сугубо газоразрядный прибор для стабилизации) …
Ну вот, немного разобрались кто есть, кто… Спасибо за внимание…
