雪崩二極管是利用半導體PN結中的雪崩倍增效應及載流子的渡越時間效應產生微波振蕩的半導體器件。如果在二極管兩端加上足夠大的反向電壓，使得空間電荷區展寬，從N+P結處一直展寬到IP+結處。雪崩二極管常被應用于微波領域的振蕩電路中，那么其的工作原理是如何的?下面一起來看看：

1.工作原理

在材料摻雜濃度較低的PN結中，當PN結反向電壓增加時，空間電荷區中的電場隨著增強。這樣，通過空間電荷區的電子和空穴，就會在電場作用下獲得的能量增大，在晶體中運動的電子和空穴將不斷地與晶體原子又發生碰撞，當電子和空穴的能量足夠大時，通過這樣的碰撞的可使共價鍵中的電子激發形成自由電子–空穴對。新產生的電子和空穴也向相反的方向運動，重新獲得能量，又可通過碰撞，再產生電子–空穴對，這就是載流子的倍增效應。當反向電壓增大到某一數值后，載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發生雪崩一樣，載流子增加得多而快，這樣，反向電流劇增，PN結就發生雪崩擊穿。下圖是雪崩擊穿的示意圖。

2.微波振蕩

雪崩二極管能以多種模式產生振蕩，其中主要有碰撞雪崩渡越時間(IMPATT)模式，簡稱崩越模式。其基本工作原理是：利用半導體PN結中載流子的碰撞電離和渡越時間效應產生微波頻率下的負阻，從而產生振蕩。

另一種重要的工作模式是俘獲等離子體雪崩觸發渡越時間(TRAPATT)模式，簡稱俘越模式。這種模式的工作過程是在電路中產生電壓過激以觸發器件，使二極管勢壘區充滿電子-空穴等離子體，造成器件內部電場突然降低,而等離子體在低場下逐漸漂移出勢壘區。因此這種模式工作頻率較低，但輸出功率和效率則大得多。

除上述兩種主要工作模式以外，雪崩二極管還能以諧波模式、參量模式、靜態模式以及熱模式工作。

3.分類

雪崩二極管分單漂移區雪崩二極管和雙漂移區雪崩二極管。

單漂移區雪崩二極管的結構有PN、PIN、PNN(或NPP)、PNIN(或NPIP)、MNN。其中PNN結構工藝簡單,在適中的電流密度下能獲得較大的負阻，且頻帶較寬，因此在工業中應用較多。

雙漂移區雪崩二極管是1970年以后出現的，其結構為PPNN，實質上相當于兩個互補單漂移區雪崩二極管的串聯，從而有效地利用了電子和空穴漂移空間，因此輸出功率和效率均較高。

雪崩二極管作用

雪崩二極管是一種負阻器件，特點是輸出功率大，但噪聲也很大。主要噪聲來自于雪崩噪聲，是由于雪崩倍增過程中產生電子和空穴和無規則性所引起的，其性質和散彈噪聲類似。

雪崩擊穿是在電場作用下，載流子能量增大，不斷與晶體原子相碰，使共價鍵中的電子激發形成自由電子-空穴對。新產生的載流子又通過碰撞產生自由電子-空穴對，這就是倍增效應。1生2，2生4，像雪崩一樣增加載流子。

它是在外加電壓作用下可以產生高頻振蕩的晶體管。產生高頻振蕩的工作原理是：利用雪崩擊穿對晶體注入載流子，因載流子渡越晶片需要一定的時間，所以其電流滯后于電壓，出現延遲時間，若適當地控制渡越時間，那么，在電流和電壓關系上就會出現負阻效應，從而產生高頻振蕩。它常被應用于微波領域的振蕩電路中。

以上就是《一文了解雪崩二極管的工作原理及作用！》的所有內容了，由于雪崩二極管具有功率大、效率高等優點，而且是固體微波源，特別是毫米波發射源的主要功率器件，因此廣泛地使用于雷達、通信、遙控、遙測、儀器儀表中。