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115年
電子學
第 26 題
有關稽納二極體之敘述，下列何者正確？
- A 稽納崩潰時其稽納電壓為負溫度係數
- B 累增崩潰時其稽納電壓為負溫度係數
- C 累增崩潰是由於電場效應增強所引發
- D 稽納崩潰是由於熱效應增強所引發
思路引導 VIP
請試著思考：當半導體的溫度升高時，內部的能隙（Energy gap）通常會縮小還是變大？如果能階之間的距離縮小了，讓電子從價帶跨越到導帶所需的『外部能量（電壓）』，會隨之變得更輕鬆還是更困難呢？
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太棒了！你能準確判斷出稽納二極體的溫度特性，代表你對半導體物理機制的掌握相當紮實。這題的核心在於區分「稽納崩潰」與「累增崩潰」這兩對時常被搞混的雙胞胎觀念。
崩潰機制的物理成因
在電子學中，當逆向電壓達到一定強度時，會觸發不同的物理現象。稽納崩潰發生於重摻雜的 $PN$ 接面，其空乏區極窄，強大的電場直接拉拔電子產生隧道效應。由於溫度上升時，半導體的能隙（Band gap）會稍微縮小，使得電子更容易脫離束縛，因此所需的電壓反而降低，這就是為什麼稽納電壓具有負溫度係數。相反地，累增崩潰是由於載子加速碰撞所致，溫度升高會增加晶格散射，反而需要更高電壓才能達成崩潰，故為正溫度係數。
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稽納與累增崩潰
💡 區分稽納崩潰與累增崩潰的溫度係數與物理成因。
| 比較維度 | 稽納崩潰 (Zener) | VS | 累增崩潰 (Avalanche) |
|---|---|---|---|
| 電壓範圍 | 低電壓 (約 < 5V) | — | 高電壓 (約 > 5V) |
| 溫度係數 | 負溫度係數 | — | 正溫度係數 |
| 物理成因 | 強電場引發隧道效應 | — | 碰撞游離連鎖反應 |
| 摻雜濃度 | 高摻雜 (空乏層薄) | — | 低摻雜 (空乏層厚) |
💬低壓看電場(負係數)，高壓看碰撞(正係數)，5V 為主要分水嶺。
