Эффект Зинера - как увеличивается вероятность туннелирования при увеличении потенциального барьера?

Из Википедии (основа моих лекций):

При высоком напряжении обратного смещения область обеднения p-n-перехода расширяется, что приводит к возникновению сильного электрического поля на переходе. Достаточно сильные электрические поля позволяют электронам туннелировать через обедненную область полупроводника, что приводит к появлению множества свободных носителей заряда.

Я ожидаю, что расширение зоны истощения и увеличение потенциального барьера уменьшит вероятность туннелирования, а не увеличит ее. Как возможно обратное?

@annav Меня немного смущает статья. В последней части (с заголовком "Характеристики туннельных диодов") про туннелирование автор рассматривает случай прямого напряжения, но насколько мне известно эффект Зенера наблюдается при обратном напряжении.
Эффект Зенера не является туннельным эффектом в том смысле, что его можно было бы смоделировать с потенциальным барьером, насколько я понял из статьи. на Зеннере, в отличие от статьи в вики. будем надеяться, что эксперт по твердотельным телам решит ответить (в конце концов, статьи в вики не последнее слово)
@annav Это еще один момент, который меня сбивает с толку. Первая часть («Эффект Зенера») кажется объяснением лавинного эффекта, особенно следующее предложение: «Электроны, которые вырываются на свободу под действием приложенного электрического поля, могут быть ускорены настолько, что могут выбить другие электроны и последующие столкновения быстро превращаются в лавину"
@annav Но я думаю, что вы правы в том, что это имеет мало общего с процессом туннелирования, который известен из вводных лекций / книг по QM.

Ответы (1)

Я не думаю, что статья в Википедии верна. Расширение не вызывает туннелирования; сдвиг полос делает. Может быть, эта цифра поможет (также из Википедии):

Зонная диаграмма для туннелирования Зинера

(Туннелирование Зинера - самый правый подрисунок.)

На самом деле, я никогда не слышал об этом расширении. Я предполагаю, что это могло бы произойти, но я никогда не видел этого ни в одной модели туннелирования Зенера, поэтому я не думаю, что расширение важно, если это произойдет.

Я должен добавить, что гиперфизическая связь объединяет эффект Зинера и лавинный срыв . Это две разные вещи, хотя они имеют схожий эффект и могут происходить в одном и том же устройстве. (На самом деле, многие «стабилитроны», которые вы можете купить у поставщиков электроники, на самом деле не полагаются на зенеровское туннелирование; они используют лавинный пробой.) Зенеровское туннелирование на самом деле является квантовым туннелированием.

Я отредактирую статью в Википедии, когда у меня будет возможность (а это может быть некоторое время). Ссылка, которую он цитирует, больше недоступна, а архивные версии (доступные через archive.org) ничего не говорят о расширении.
Спасибо! Насколько я понимаю, эффект Зенера вызывается перемещением электронов из валентной зоны на p-стороне в зону проводимости на n-стороне (это имеет смысл, потому что это способствует дрейфовому току). Однако на крайнем правом подрисунке валентная зона на p-стороне выше, чем зона проводимости на n-стороне. В этом случае я не понимаю, почему имеет смысл называть это процессом туннелирования.
Интересно, не лучше ли было бы назвать подрисунок в середине «несмещенным», левый подрисунок «обратным смещением, напряжением Зенера» (напряжение Зенера — это напряжение, при котором срабатывает эффект Зенера), а правый — «сильным обратным смещением». ". В этом случае, если мы посмотрим на подрисунок в середине, мы можем представить себе поднятие правой половины до тех пор, пока валентная зона на p-стороне не окажется достаточно близко (но все еще ниже) к зоне проводимости на n-стороне для начала туннелирования. .
Это туннелирование, потому что запрещенная зона является «запрещенной» областью; электроны никогда не должны находиться в промежутке — так же, как в классическом понимании вы никогда не ожидаете увидеть электроны в потенциальном барьере. На самом деле, вы можете довольно хорошо моделировать зенеровское туннелирование, рассматривая его как туннелирование через трапециевидный барьер. Рисунок в середине не несмещен, потому что уровень Ферми не является постоянным в структуре. (Постоянный уровень Ферми — это, по сути, определение беспристрастности.)
Спасибо! «На самом деле, вы можете довольно хорошо смоделировать туннелирование Зенера, рассматривая его как туннелирование через трапециевидный барьер». Вы имеете в виду решение уравнения Шредингера для потенциала в форме трапеции?
Да, точно. Вы даже можете рассматривать это как туннелирование через прямоугольный барьер, чтобы все было еще проще. Если вам нужна ссылка, вы можете ознакомиться с Дж. М. Зиманом «Принципы теории твердых тел», 2-е издание, раздел 6.8 (заголовок «Зинеровский пробой: туннелирование»). Я уверен, что некоторые другие учебники по физике твердого тела освещают это, но вы, скорее всего, найдете это в книгах по физике устройств, предназначенных для инженеров-электриков.
Интересный! А за ссылку большое спасибо, буду разбираться.
Эффект Зинера - как увеличивается вероятность туннелирования при увеличении потенциального барьера?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v