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Efecto Túnel y Ruptura (Breakdown)

Storyboard

A campo eléctrico suficientemente alto, la unión p-n deja de bloquear corriente inversa: por efecto túnel banda-banda (Zener, uniones muy dopadas) o por multiplicación de avalancha (uniones poco dopadas).

>Modelo

ID:('ky', 1738)


Corriente Zener

Storyboard



$I_Z=A_zE^2e^{-B_z/E}$

$I_Z$
Corriente por túnel Zener
$A$
$A_z$
Coeficiente Fowler-Nordheim efectivo
$A·m²/V²$
$E$
Campo eléctrico en la unión
$V/m$
$B_z$
Coeficiente exponencial Zener
$V/m$



>Modelo

ID:('gm', 14979)


Multiplicación avalancha

Storyboard



$M=\frac{1}{1-(|V|/V_{BR})^n}$

$n$
Exponente de avalancha
$1$
$M$
Factor de multiplicación por avalancha
$1$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$
$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$



>Modelo

ID:('gm', 14980)


Voltaje ruptura

Storyboard



$V_{BR}=\frac{\varepsilon_sE_{crit}^2}{2eN}$

$N$
Concentración de dopaje ligero
$1/m³$
$e$
Carga elemental
$C$
$varepsilon_s$
Permitividad del semiconductor
$F/m$
$E_{crit}$
Campo crítico de ruptura
$V/m$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$



>Modelo

ID:('gm', 14981)


Ancho efectivo de agotamiento

Storyboard



$W=\frac{2V_{BR}}{E_{crit}}$

$E_{crit}$
Campo crítico de ruptura
$V/m$
$V_{BR}$
Voltaje de ruptura
$V$
$W$
Ancho efectivo de agotamiento
$m$



>Modelo

ID:('gm', 14982)


Campo eléctrico

Storyboard



$E=\frac{|V|}{W}$

$E$
Campo eléctrico en la unión
$V/m$
$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$
$W$
Ancho efectivo de agotamiento
$m$



>Modelo

ID:('gm', 14983)


Dinámica de voltaje

Storyboard



$\frac{dV}{dt}=\frac{V_{target}-V}{\tau}$

$V$
Voltaje inverso aplicado
$V$
$V_{target}$
Voltaje objetivo ajustable
$V$
$ au$
Constante de respuesta temporal
$s$



>Modelo

ID:('gm', 14984)


Corriente total inversa

Storyboard



$I_{total}=I_Z+I_{leak}M$

$M$
Factor de multiplicación por avalancha
$1$
$I_{leak}$
Corriente de fuga base
$A$
$I_{total}$
Corriente inversa total
$A$
$I_Z$
Corriente por túnel Zener
$A$



>Modelo

ID:('gm', 14985)


Estructura del modelo

Descripción

Red de modelo


Primero, seleccione la ecuación:   a ,  luego, seleccione la variable:   a 

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

Cálculos

Símbolo
Ecuación
Resuelto
Traducido

 Variable   Dado   Calcule   Objetivo :   Ecuación   A utilizar



Variables

Símbolo
Texto
Variable
Valor
Unidades
Calcule
Valor MKS
Unidades MKS
$n$
n_avalanche
Exponente de avalancha
1
$M$
M_mult
Factor de multiplicación por avalancha
1
$N$
N_lightly_doped
Concentración de dopaje ligero
1/m³
$I_{leak}$
I_leak
Corriente de fuga base
A
$I_{total}$
I_total
Corriente inversa total
A
$I_Z$
I_zener
Corriente por túnel Zener
A
$e$
e_ch
Carga elemental
C
$A_z$
A_z
Coeficiente Fowler-Nordheim efectivo
A·m²/V²
$varepsilon_s$
eps_s
Permitividad del semiconductor
F/m
$E_{crit}$
E_field_crit
Campo crítico de ruptura
V/m
$E$
E_field
Campo eléctrico en la unión
V/m
$B_z$
B_z
Coeficiente exponencial Zener
V/m
$V_{BR}$
V_breakdown
Voltaje de ruptura
V
$V$
V_applied
Voltaje inverso aplicado
V
$V_{target}$
V_target
Voltaje objetivo ajustable
V
$W$
W_depletion
Ancho efectivo de agotamiento
m
$ au$
tau
Constante de respuesta temporal
s

ID:(0, 1738)


gphysics.net - Dr. Willy H. Gerber
Palos Verdes, Costa de Corral, Región de los Rios, Chile