材料掺杂浓度较低的PN结中,当PN结反向增加时,空间电荷中的电场随着增强。这样通过空间电荷区的电子和空穴,就会在电场作用下,使获得的能量增大。在晶体中运行的电子和空穴将不断的与晶体原子发生碰撞,通过这样的碰撞可使束缚在共价键中的价电子碰撞出来,产生自由点子-空穴对。新产生的载流子在电场作用下撞出其他价电子,又产生新的自由电子和空穴对。如此连锁反应,使得阻挡曾中的载流子的数量雪崩式地增加,流过PN结的电流就急剧增大击穿PN结,这种碰撞电离导致击穿称为雪崩击穿
雪崩击穿和隧道击穿是pn结两种不同的击穿机制。
雪崩击穿指势垒边缘扩散进势垒区的电子和空穴在高场下加速,获得极大动能。它们与势垒区的晶格原子碰撞,使其价电子电离,获得新的自由电子和空穴,由此1生2,2生4,载流子不断倍增,最终导致pn结击穿。
隧道击穿也叫齐纳击穿,可以用量子力学中的隧道效应来解释。随着反向偏压的不断增大,势垒区的价电子势能增大,而势垒区宽度降低,此时pn结穿两端电子与空穴穿过势垒的几率增大,由此大量载流子隧穿而引起反向电流增大,击穿pn结。
随着反向电压的不同,隧道击穿与雪崩击穿可单独或同时存在。
雪崩击穿电压明明是比齐纳击穿要大