제너 항복과 애벌란시 항복의 차이점 정리
둘 다 PN 접합에 큰 역전압을 가했을 때 전류가 급격히 증가하는 항복 현상이지만, 메커니즘이 다릅니다. 제너 항복은 불순물 농도가 높고 공핍층이 매우 얇은 접합에서 가전자대의 전자가 터널 효과로 전도대로 빠져나가면서 일어납니다. 애벌란시 항복(사태 항복)은 강한 전계로 가속된 캐리어가 충돌 이온화로 전자-정공 쌍을 만들고, 그것이 연쇄적으로 늘어나면서 일어납니다. 실리콘에서는 항복 전압이 약 5 V 이하이면 제너 항복, 약 6~7 V 이상이면 애벌란시 항복이 주가 되며, 온도 계수의 부호가 반대입니다.
| 비교 항목 | 제너 항복 | 애벌란시 항복 |
|---|---|---|
| 메커니즘 | 터널 효과. 가전자대의 전자가 얇은 장벽을 빠져나가 전도대로 이동합니다 | 충돌 이온화. 전계로 가속된 캐리어가 새로운 전자-정공 쌍을 만들고 연쇄적으로 늘어납니다 |
| 접합의 불순물 농도 | 양쪽 모두 매우 높음 | 적어도 한쪽이 낮음. 낮을수록 항복 전압이 높아집니다 |
| 공핍층 폭 | 매우 얇음(약 10 nm 이하) | 넓음. 캐리어를 가속할 거리가 필요합니다 |
| 항복이 일어나는 전계(실리콘, 기준값) | 약 10⁶ V/cm 정도의 매우 강한 전계 | 약 3×10⁵ V/cm 전후(불순물 농도에 따라 달라짐) |
| 항복 전압(실리콘, 기준값) | 약 5 V 이하. 약 5 V에서 약 6~7 V 사이에서는 두 가지가 섞여 일어납니다 | 약 6~7 V 이상. 수백~수천 V의 고내압 접합도 이 항복으로 결정됩니다 |
| 항복 전압의 온도 계수 | 음. 온도가 올라가면 밴드갭이 줄어들어 항복 전압이 낮아집니다 | 양. 온도가 올라가면 격자 진동에 의한 산란이 늘어 항복 전압이 높아집니다 |
| 항복의 상승 | 비교적 완만함 | 급준함 |
| 잡음 | 비교적 작음 | 사태 증배에 따른 잡음이 큼 |
| 주요 용도 | 약 5 V 이하의 정전압 다이오드, 낮은 전압의 기준이나 클램프 | 약 6 V 이상의 정전압 다이오드, 서지 흡수용 다이오드, 애벌란시 포토다이오드, SPAD |
수치는 대략적인 자릿수 기준이며, 공정 세대와 제품에 따라 달라져요.