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2024-04-23T09:44:14Z

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[[Datei:I-V curve for a Zener Diode.svg|mini|hochkant=1.5|I-U-Kennlinien von Z-Dioden. Zener- und Avalanche-Durchbruch im linken unteren Quadranten.]]
Der '''Zener-Effekt<ref>{{Literatur |Autor=Joachim Specovius |Titel=Grundkurs Leistungselektronik - Bauelemente, Schaltungen und Systeme |Hrsg= |Sammelwerk= |Band= |Nummer= |Auflage=9 |Verlag=Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH |Ort=Beuth Hochschule für Technik Berlin Berlin, Deutschland |Datum=2018 |ISBN=978-3-658-21168-4 |Seiten=16}}</ref>''', nach seinem Entdecker [[Clarence Melvin Zener]] (1905–1993) benannt, ist das Auftreten eines [[Elektrischer Strom|Strom]]s (Zener-Strom) in [[Sperrrichtung]] bei einer hoch [[Dotierung|dotierten]] Halbleitersperrschicht durch freie [[Ladungsträger (Physik)|Ladungsträger]].

Die Grundlage für den Zener-Effekt ist eine durch Vorspannung hervorgerufene gegenseitige Verschiebung der [[Bandstruktur|Energiebänder]] im p-dotierten und im n-dotierten Bereich. Diese Verschiebung geht so weit, dass unbesetzte Zustände im [[Leitungsband]] die gleiche Energie haben wie besetzte Zustände im [[Valenzband]]. Durch diese Annäherung ist es Elektronen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit möglich, ohne Energieaufnahme aus dem Valenzband in das Leitungsband zu gelangen ([[Tunneleffekt]]).

Die für den „Zener-Durchbruch“ notwendige Mindestspannung wird als ''Zener-Spannung'' oder als ''Z-Spannung'' bezeichnet. Bei [[Silizium]]dioden liegt die Zener-Spannung etwa zwischen 2 V und 5,5 V.

Technisch genutzt wird dieser Effekt bei so genannten [[Z-Diode]]n. Bei Schwellspannungen unter 5,5 V überwiegt dabei der Zener-Effekt, bei Spannungen darüber überwiegt der [[Lawinen-Durchbruch|Lawinen- oder Avalanche-Durchbruch]]. Dioden mit Durchbruchsspannungen über 5,5 V werden umgangssprachlich aber falsch als Zenerdioden bezeichnet. Als übergreifende Bezeichnung hat sich der Begriff „Z-Dioden“ etabliert.

Der Zener-Durchbruch tritt in hochdotierten [[p-n-Übergang|p-n-Übergängen]] auf. Durch die hohe Dotierung ist die gebildete [[Raumladungszone]] sehr dünn, Voraussetzung für den Tunneleffekt. Der bei einer bestimmten Z-Diode basierend auf dem Zener-Durchbruch vorhandene negative [[Temperaturkoeffizient]] liegt im Bereich um −3 mV/K, ist weitgehend unabhängig von der Höhe der konkreten Durchbruchspannung der Z-Diode und verringert die Durchbruchspannung bei steigender Temperatur.<ref name="es154"/>

== Literatur ==
*{{Literatur
|Autor = Dieter Zastrow
|Titel = Elektronik
|Auflage = 2. | Verlag = Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH | Ort = Braunschweig/Wiesbaden | Jahr = 1984 | ISBN = 3-528-14210-3 }}
*Joachim Specovius: ''Grundkurs Leistungselektronik – Bauelemente, Schaltungen und Systeme.'' 9. Auflage, Springer Verlag, Wiesbaden 2018, ISBN 978-3-658-21168-4.

== Weblinks ==
*[http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm Z-Diode beim ELKO]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="es154">{{Internetquelle | url = http://people.seas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_2/breakdown/breakdown.html | titel = Zener and Avalanche Breakdown/Diodes, Engineering Sciences 154 | zugriff = 2014-12-29 | archiv-url = https://web.archive.org/web/20171107012331/http://people.seas.harvard.edu/~jones/es154/lectures/lecture_2/breakdown/breakdown.html | archiv-datum = 2017-11-07 | offline = ja }}</ref>
</references>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4285950-5}}

[[Kategorie:Festkörperphysik]]

Zener-Effekt - Versionsgeschichte

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