Sperrspannung

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Strom-Spannungs-Charakteristik mit Durchbruchsbereich

Die Sperrspannung ist jene elektrische Spannung, welche über einem in Sperrrichtung gepolten p-n-Übergang anliegt. Durch den Halbleiterübergang fließt dann der, in der Regel, sehr geringe Sperrstrom. Ab einer bestimmten charakteristischen Spannung U_Z (Zenerspannung, Durchbruchspannung) kommt es zum Durchbruch. Unter einem Durchbruch eines p-n-Übergangs versteht man einen steilen Anstieg des Stromes weit über den Sättigungswert I_S bei kritischer Sperrspannung. Ursache für den Durchbruch sind sehr hohe elektrische Feldstärken.

Es lassen sich drei unterschiedliche Mechanismen unterscheiden:

• Stoßionisation mit Lawinen- bzw. Avalanchedurchbruch, z. B. IMPATT-Diode zur Erzeugung von Hochfrequenzen, Avalanche-Fotodioden oder Avalanche-Schutzmechanismus in MOSFET und Gleichrichterdioden, Überspannungsschutz mit Transientensuppressor bzw. Suppressordioden, Z-Dioden ab etwa 5 Volt
• Zener-Durchbruch; Prinzip der Zener-Dioden bis etwa 5 Volt, zur Bereitstellung von Referenzspannungen
• Thermischer Durchbruch; Zusammenbruch der Sperrspannung aufgrund hoher Temperatur, in der Regel Zerstörung der Diode durch Diffusionsvorgänge