¿Por qué tiene forma de diente de sierra de avalancha Zener?

Tengo el siguiente esquema de una fuente de ruido basada en Zener: -

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Cuando se construye, un osciloscopio revela una señal de ruido de diente de sierra en el nodo "Ruido", como:

La base de tiempo es 1us / div. ¿Alguien puede explicar por qué la señal tiene forma de diente de sierra? Inicialmente esperaba una forma de onda triangular, o incluso en forma de seno. Creo que tiene algo que ver con la impedancia del Zener junto con la resistencia mucho más alta de 100 kOhm. Los electrones caen en cascada libremente a través de la unión, pero la resistencia restringe el flujo de corriente cuando se detiene la avalancha. Estamos hablando de 60uA. El resultado es una acumulación de carga más lenta que cuando la corriente fluye durante la avalancha.

Esta forma de onda no es particular de mi configuración. Hay otros ejemplos en otras partes de Interweb cuando la gente realmente ha ampliado la señal, uno de ellos es https://youtu.be/CAas_kbTW3Q?t=714 . También hay un buen gráfico aquí que muestra que el borde ascendente está ligeramente curvado. Probablemente no sea familiar, ya que generalmente se muestra con una base de tiempo mucho más lenta. ¿Tengo razón sobre la explicación de resistencia / impedancia?

Considera que efectivamente tienes esto:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

donde C es la capacitancia de unión, más cualquier capacitancia externa (cables, placa de pruebas, etc.). Parte de la corriente de R1 se filtra a través de D1, pero el resto carga C. Una vez que el voltaje alcanza cierto nivel, se produce una falla de avalancha y la corriente fluye desde C hasta que la avalancha se detiene. Entonces la corriente comienza a cargar C nuevamente.

Para calcular C, primero debe conocer la fuga. Disminuya V1 hasta que desaparezca el ruido. Luego mida la corriente. Luego aumente V1 nuevamente a 30V. Mida la pendiente ascendente del ruido dV / dt. Mida el valor promedio de V. La corriente a través de R1 es aproximadamente constante a (30V - V) / 100kohm. Reste la corriente de fuga de esto, luego use I = C dV / dt para calcular la capacitancia.

Las descargas aleatorias cerca de la ruptura provienen de cargas dieléctricas de cristal aleatorias que se rompen bajo un campo E alto produciendo una corriente de pulso que baja el voltaje con un tiempo de caída RC. Si pudieras medir qué tan pequeño fue el tiempo de caída, podrías estimar el tamaño de la C en esa partícula cargada.

Si supongo que cada partícula ve al menos 50kV / mm o 50V / um o 50mV / nm, entonces el tamaño de la carga puede ser de aproximadamente 10 a 20 nm para obtener 500 a 1000 mV. Esto se puede escalar de acuerdo con los tamaños de partículas epixtaxiales en la red cristalina de Si.

Al igual que un oscilador Unijunction, excepto con umbrales aleatorios en un rango limitado, el C se carga y el voltaje de Zener colapsa rápidamente 1 ~ 5% justo por debajo del umbral de ruptura a corrientes muy bajas.

Al observar la forma de onda, espero que la relación de tiempo de subida / caída sea ~ 100 o menos en este diente de sierra.