Efek Zener dan Avalanche

Di samping terjadinya perubahan ketinggian potensial penghalang pada diode akibat
diberi panjar maju atau mundur, maka juga terjadi perubahan lebar daerah deplesi atau
daerah transisi. Pada tegangan panjar maju, ketinggian potensial penghalang akan
menurun dan daerah deplesi akan menipis. Sebaliknya saat diberi panjar mundur daerah
deplesi akan melebar.
Jika panjar mundur dinaikkan terus, maka pada suatu harga tegangan tertentu
terjadi kenaikan arus mundur secara tiba-tiba (lihat gambar 7.9). Keadaan ini terjadi
akibat adanya efek Zener atau efek avalanche. Pada patahan Zener (Zener breakdown),
medan listrik pada sambungan akan menjadi cukup besar untuk menarik elektron dari
ikatan kovalen secara langsung. Dengan demikian akan terjadi peningkatan jumlah
pasangan lubang-elektron secara tiba-tiba dan menghasilkan kenaikan arus mundur
secara tiba-tiba pula. Efek avalanche terjadi pada tegangan di atas tegangan patahan
Zener. Pada tegangan tinggi ini, pembawa muatan memiliki cukup energi untuk
memisahkan elektron dari ikatan kovalen.

Gambar 7.9 Karakteristik I-V diode p-n

Pada daerah patahan, arus mundur berharga sangat besar dan hampir tidak
tergantung pada besarnya tegangan. Penurunan tegangan panjar mundur di bawah b V
akan menurunkan arus ke harga o I . Dengan mengontrol kerapatan doping, kita dapat
mendesain diode Zener agar memiliki tegangan patahan pada harga dari beberapa volt
sampai beberapa ratus volt. Kondisi penting yang dapat dimanfaatkan adalah
bagaimana diode ini dapat memberikan tegangan yang relatif konstan saat arus berubah ubah.