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最終更新 2026-10-28

ツェナー降伏とは

Zener Breakdown

ツェナー降伏とは、不純物の濃いpn接合に逆方向の電圧をかけたとき、薄い空乏層の強い電界によって電子がトンネル効果でバンドギャップをすり抜け、急に大きな電流が流れる現象です。おおむね5V以下で起こり、温度が上がると降伏電圧が下がります。定電圧のツェナーダイオードに使われます。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

ツェナー降伏とは、pn接合に逆方向の電圧をかけたとき、不純物の濃い接合では空乏層が非常に薄くなり、強い電界によって価電子帯の電子がトンネル効果でバンドギャップをすり抜けて伝導帯へ移り、急に大きな電流が流れ始める現象です。1934年にこの現象を理論的に説明したクラレンス・ツェナーの名前から来ています。

ツェナー降伏は、両側の不純物が濃い接合で、おおむね5V程度より低い電圧で起こります。それより高い電圧では、主にアバランシェ降伏(なだれ降伏)が起こります。2つは温度による変わり方が逆で、ツェナー降伏は温度が上がるとバンドギャップが狭くなるため降伏電圧が下がり(負の温度係数)、アバランシェ降伏は格子の振動で電子が加速しにくくなるため降伏電圧が上がります(正の温度係数)。

降伏しても素子が壊れるわけではなく、電流を制限すれば、電流が変わっても電圧がほぼ一定に保たれます。この性質を使って一定の電圧を作るのがツェナーダイオード(定電圧ダイオード)です。製品名としては、アバランシェ降伏を使うものも含めてツェナーダイオードと呼ばれ、5〜6V付近では両方の温度係数が打ち消し合い、温度で電圧が変わりにくくなります。

図解

ツェナー降伏とアバランシェ降伏を、仕組み・接合・降伏電圧・温度係数で比較した表

図をタップで2倍に拡大

5〜6V付近では両方が起こり、温度係数が打ち消し合う。

よくある質問(FAQ)

ツェナー降伏とアバランシェ降伏の違いは何ですか?
ツェナー降伏は、強い電界で電子がトンネル効果によってバンドギャップをすり抜ける現象で、不純物の濃い接合で5V程度以下で起こります。アバランシェ降伏は、電界で加速された電子が原子にぶつかって次々に電子と正孔を作る現象で、それより高い電圧で起こります。温度係数がツェナーは負、アバランシェは正です。
ツェナー降伏で素子は壊れますか?
降伏そのもので素子が壊れることはなく、電圧を下げれば元に戻ります。ただし、電流を制限しないと発熱で壊れるため、ツェナーダイオードは抵抗と組み合わせて電流を一定の範囲に抑えて使います。

設備の製造メーカー

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. HyperPhysics(ジョージア州立大学)「Zener effect and Zener diodes」(2026/10/28 確認)