在通常情況下，反向偏置的PN結中隻有一個很小的電流。這個漏電流一直保持一個常數，直到反向電壓超過某個特定的值，超過這個值之後PN結突然開始有大電流導通（圖1.15）。這個突然的意義重大的反向導通就是反向擊穿，如果沒有一些外在的措施來限製電流的話，它可能導致器件的損壞。反向擊穿通常設置了固態器件的最大工作電壓。然而，如果采取適當的預防措施來限製電流的話，反向擊穿的結能作為一個非常穩定的參考電壓。

圖1.15 PN結二極管的反向擊穿。

導致反向擊穿的一個(ge) 機製是avalanche multiplication。考慮一個(ge) 反向偏置的PN結。耗盡區隨著偏置上升而加寬，但還不夠快到阻止電場的加強。強大的電場加速了一些載流子以非常高的速度穿過耗盡區。當這些載流子碰撞到晶體(ti) 中的原子時，他們(men) 撞擊鬆的價(jia) 電子且產(chan) 生了額外的載流子。因為(wei) 一個(ge) 載流子能通過撞擊來產(chan) 生額外的成千上外的載流子就好像一個(ge) 雪球能產(chan) 生一場雪崩一樣，所以這個(ge) 過程叫avalanche multiplication。

反向擊穿的另一個(ge) 機製是tunneling。Tunneling是一種量子機製過程，它能使粒子在不管有任何障礙存在時都能移動一小段距離。如果耗盡區足夠薄，那麽(me) 載流子就能靠tunneling跳躍過去。Tunneling電流主要取決(jue) 於(yu) 耗盡區寬度和結上的電壓差。Tunneling引起的反向擊穿稱為(wei) 齊納擊穿。

結的反向擊穿電壓取決(jue) 於(yu) 耗盡區的寬度。耗盡區越寬需要越高的擊穿電壓。就如先前討論的一樣，摻雜的越輕，耗盡區越寬，擊穿電壓越高。當擊穿電壓低於(yu) 5伏時，耗盡區太薄了，主要是齊納擊穿。當擊穿電壓高於(yu) 5伏時，主要是雪崩擊穿。設計出的主要工作於(yu) 反向導通的狀態的PN二極管根據占主導地位的工作機製分別稱為(wei) 齊納二極管或雪崩二極管。齊納二極管的擊穿電壓低於(yu) 5伏，而雪崩二極管的擊穿電壓高於(yu) 5伏。通常工程師們(men) 不管他們(men) 的工作原理都把他們(men) 稱為(wei) 齊納管。因此主要靠雪崩擊穿工作的7V齊納管可能會(hui) 使人迷惑不解。

實際上，結的擊穿電壓不僅(jin) 和它的摻雜特性有關(guan) 還和它的幾何形狀有關(guan) 。以上討論分析了一種由兩(liang) 種均勻摻雜的半導體(ti) 區域在一個(ge) 平麵相交的平麵結。盡管有些真正的結近似這種理想情況，大多數結是彎曲的。曲率加強了電場，降低了擊穿電壓。曲率半徑越小，擊穿電壓越低。這個(ge) 效應對薄結的擊穿電壓由很大的影響。大多數肖特基二極管在金屬－矽交界麵邊緣有一個(ge) 很明顯的斷層。電場強化能極大的降低肖特基二極管的測量擊穿電壓，除非有特別的措施能削弱Schottky barrier邊緣的電場。

圖1.16是以上所討論的所有的電路符號。PN結用一根直線代表陰極，而肖特基二極管和齊納二極管則對陰極端做了一些修飾。在所有這些圖例中，箭頭的方向都表示了二極管正向偏置下的電流方向。在齊納二極管中，這個(ge) 箭頭可能有些誤導，因為(wei) 齊納管通常工作在反向偏置狀態下。對於(yu) casual observer來說，這個(ge) 符號出現時旁邊應該再插入一句“方向反了”。

圖1.16 PN結，肖特基，和齊納二極管的電路圖符號。有些電路圖符號中箭頭是空心的或半個箭頭。

經常看到問關於穩壓管（齊納管）的問題，所以略做總結。
齊納管一般有兩種用法（以下IZ為工作電流，UZ為標稱穩壓電壓，UW為實際工作電壓）：
1 正常工作時處於"導通"狀態，IZ≥0.1mA量級，此時齊納管起穩壓作用，UW≈UZ。
2 正常工作時處於"截止"狀態，即UW

其實常用齊納管主要分兩類，一類就是通常所謂的"穩壓管"，另一類是TVS類器件。前者通常是第一種用法，後者通常是第二種用法。但也不絕對，兩者隻是特性參數各有特點。普通的穩壓管同樣可以用作保護器件，隻是響應速度差一些，不適合需要抑製極高速度脈衝幹擾的場合。TVS也可以拿來當穩壓管用，當然也不合適。

總結一下，我發現初學者常犯如下幾種錯誤：
1． 把齊納管特性想得太美好：當UW7V），那曲線還湊合，換個低壓的，例如3V的，那實際曲線真是夠"柔美"的，1.5V電壓時就有很大電流了，直到IZ增加到數十mA，UZ才懶洋洋地達到標稱值，簡直就是個拋物線嘛。
2． 用齊納管做保護的，一不懂世間萬事皆有代價，這裏的代價就是漏電流IR（"截止"狀態下的IZ）：IR>0；二不懂世間萬事皆須留有餘地，這裏的餘地就是確保"截止"的電壓餘量UM：UM＝UZ-UW>0（IR→很小）；三不懂世間萬事皆有彈性（讓步），這裏的彈性就是導通狀態下UW隨著IZ增加的增量UP：UP=UW-UZ>0（IR→很大）。而且即使留了餘地，付出了代價，仍然要做讓步。要減小IR，就要提高ΔU，也就是選高UZ的管子，但這樣又會降低保護的"力度"。
3． 不明白齊納管動態內阻dV/dI>0，即UZ會隨IZ增加。這就不多說了。
4． 不明白齊納管的反應是比較遲鈍的，UW變化了，IZ並不會立即跟著變，而是有延遲。而且有結電容，而且結電容有時還相當大。按教科書上的電路圖，把齊納管接到運放反饋臂上做限幅，還為自己能靈活運用運放的負反饋技術而沾沾自喜。但輸入個幾MHz的方波後，發現輸出全不是那麽回事，就懵了。

從這幾條可以總結出一些原則：
1． 盡量避免使用低壓齊納管。
2． 用齊納管做保護要合理選擇UZ，使UWMAX＋UM3． 設計電路要有"動態"的概念，電路跟人，跟一切機器一樣都有反應遲鈍的問題，區別隻在於"更遲鈍"和"更不遲鈍"。
4． 記住墨菲定律："事情凡是能夠更糟糕的，就一定會更糟糕"。