Zener-Effekt

Der Zener-Effekt, nach seinem Entdecker Clarence Melvin Zener (1905-1993) benannt, ist das Auftreten eines Stroms (Zener-Strom) in Sperrrichtung bei einer hoch dotierten Halbleitersperrschicht durch freie Ladungsträger.

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Die Grundlage für den Zener-Effekt ist eine durch Vorspannung hervorgerufene gegenseitige Verschiebung der Energiebänder im p-dotierten und im n-dotierten Bereich. Diese Verschiebung geht soweit, 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 Siliziumdioden liegt die Zener-Spannung etwa zwischen 2 und 5,5 V.

Technisch genutzt wird dieser Effekt bei so genanntenen Zenerdioden deren Schwellspannung unter 5,5 V liegt. Darüber überwiegt der Lawinen-Durchbruch, auch wenn Zenerdioden mit Zener-Spannungen über 5,5 V im allgemeinen auch als Zenerdioden bezeichnet werden.

Funktionell wesentliches Kriterum ist, dass der Zener-Durchbruch einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist. Im Gegensatz zum Lawinen-Durchbruch mit positiven Temperaturkoeffizienten.