Лавинен диод

Дефиниция на диод с лавинен ефект

Диод с лавинен ефект е вид полупроводников диод, който е проектиран да изпитва лавинен пробив при определено обратно напрежение. pn-переходът на диода с лавинен ефект е проектиран да предотвратява концентрацията на тока и резултатните горещи точки, така че диодът да не бъде повреден от лавинния пробив.

Лавинният пробив, който се случва, е причинен от малкоброените носители на заряд, които са ускорени достатъчно, за да създадат йонизация в кристалната решетка, произвеждайки още носители, които от своя страна създават още йонизация. Тъй като лавинният пробив е равномерен по целия переход, напрежението на пробива е почти постоянно при променящия се ток, в сравнение с диод без лавинен ефект.

Конструкцията на диода с лавинен ефект е подобна на тази на Zener диода, и всъщност както Zener пробив, така и лавинен пробив са налични в тези диоди. Диодите с лавинен ефект са оптимизирани за условия на лавинен пробив, така че те показват малко, но значително падане на напрежението при условия на пробив, в противовес на Zener диодите, които винаги поддържат напрежение по-високо от пробив.

Тази характеристика предоставя по-добра защита от разбивки в сравнение с простия Zener диод и действа по-скоро като заместител на газовия разряден тубус. Диодите с лавинен ефект имат малък положителен температурен коефициент на напрежението, докато диодите, които се основават на Zener ефекта, имат отрицателен температурен коефициент.

Обикновеният диод позволява електрически ток в една посока, тоест в права посока. Докато диодът с лавинен ефект позволява ток в двете посоки, тоест в права и обратна посока, но е специално проектиран да работи при обратно напрежение.

Принцип на действие

Диодът с лавинен ефект работи на принципа на лавинния пробив, при който ускорените носители на заряд получават достатъчно енергия, за да йонизират други атоми, като създават верижна реакция, която значително увеличава потока на тока.

Конфигурация при обратно напрежение

При обратно напрежение, N-региона (катод) на диода се свързва с положителния терминал на батерията, а P-региона (анод) с отрицателния терминал.

Ако диодът е слабо допиран (тоест концентрацията на примесите е малка), широчината на зоната на дефицит на заряд е увеличена, така че пробивното напрежение се появява при много високо напрежение.

При много високо обратно напрежение, електрическото поле става силно в зоната на дефицит на заряд и достига точка, в която ускорението на малкоброените носители е толкова голямо, че при техните сблъсъци с атомите на полупроводника в зоната на дефицит, те разкъсват ковалентните връзки.

Този процес генерира пари електрон-луна, които са ускорени от електрическото поле, причинявайки още сблъсъци и увеличавайки още повече броя на носителите на заряд – феномен, известен като множествено увеличение на носителите.

Този непрекъснат процес увеличава обратния ток в диода и затова диодът влиза в състояние на пробив. Този вид пробив се нарича лавинен (наводнителен) пробив, а този ефект се нарича лавинен ефект.

Приложения

• Диодът с лавинен ефект се използва за защита на схемата. Когато обратното напрежение се увеличава до определена граница, диодът започва лавинен ефект при определено напрежение и диодът се пробива поради лавинния ефект.

• Използва се за защита на схемата срещу нежелани напрежения.

• Използва се в защитни устройства срещу разбивки, за да се защити схемата от вълнови напрежения.