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齊納二極管在正向偏置時的行為類似于具有 PN 結的普通硅二極管，允許電流從陽極流向陰極。但在反向偏置時，齊納二極管不同于普通二極管阻止電流流動，而是在達到一定反向電壓閾值時，開始導通，允許反向電流流過。當施加到齊納二極管的反向電壓超過其典型極限閾值時，在半導體耗盡區會發生稱為雪崩擊穿的過程，隨后二極管會產生電流來限制電壓的升高。在此過程中，電荷通過自由電子與相鄰原子的碰撞而產生，并因此產生熱量，有可能對器件造成不可逆轉的損壞。但是，如果二極管的耗盡區非常薄且高摻雜，則可能由于結中產生的高強度電場而生成反向電流。這個過程稱為齊納擊穿（如圖 1 所示），它是可逆的，而且不會損壞二極管。圖中的水平軸上，齊納二極管電壓變得穩定的點稱為齊納電壓（VZ），其值可以在幾伏至幾百伏之間。在摻雜和二極管制造過程中，可以小心地控制導通曲線的斜率和觸發該過程的最小反向電流值，使公差小于 1%。
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