Diod d'avalancha
Definició de díode d'avalancha
Un díode d'avalancha és un tipus de díode semiconductor dissenyat per experimentar una ruptura per avalancha a una tensió inversa específica. La junta pn del díode d'avalancha està dissenyada per prevenir la concentració de corrent i els punts calents resultants, de manera que el díode no es deteriori per la ruptura per avalancha.
La ruptura per avalancha que ocorre és deguda als portadors minoritaris accelerats suficientment per crear ionització en la xarxa cristal·lina, produint més portadors que, a la seva vegada, creen més ionització. Com que la ruptura per avalancha és uniforme en tota la junta, la tensió de ruptura és gairebé constant amb el canvi de corrent en comparació amb un díode no d'avalancha.
La construcció del díode d'avalancha és similar al díode Zener, i de fet, tant la ruptura Zener com la ruptura per avalancha estan presents en aquests díodes. Els díodes d'avalancha estan optimitzats per a les condicions de ruptura per avalancha, de manera que mostren una petita però significativa caiguda de tensió en condicions de ruptura, en contrast amb els díodes Zener, que sempre mantenen una tensió superior a la de ruptura.
Aquesta característica proporciona una millor protecció contra els surts que un simple díode Zener i actua més com un substitut del tub de descàrrega de gas. Els díodes d'avalancha tenen un petit coeficient de temperatura positiu de tensió, mentre que els díodes que depenen de l'efecte Zener tenen un coeficient de temperatura negatiu.
El díode normal permet una corrent elèctrica en una direcció, és a dir, en la direcció directa. En canvi, el díode d'avalancha permet la corrent en ambdues direccions, és a dir, en la direcció directa i inversa, però està especialment dissenyat per funcionar en condicions de polarització inversa.
Principi de funcionament
El díode d'avalancha funciona segons el principi de la ruptura per avalancha, on els portadors de càrrega accelerats guanyen prou energia per ionitzar altres àtoms, creant així una reacció en cadena que augmenta significativament el flux de corrent.
Configuració de polarització inversa
En polarització inversa, la regió N (catòd) del díode es connecta al terminal positiu de la bateria, i la regió P (anòd) al terminal negatiu.
Si el díode està lleugerament dopat (és a dir, la concentració d'impuretes és baixa), llavors l'amplada de la regió de depleció s'incrementa, de manera que la tensió de ruptura ocorre a una tensió molt alta.
A una tensió de polarització inversa molt alta, el camp elèctric esdevé fort a la regió de depleció i es arriba a un punt on l'acceleració dels portadors minoritaris és tan gran que, quan col·lideixen amb els àtoms del semiconductors a la regió de depleció, trencan els enllaços covalents.
Aquest procés genera parells electró-bucles que són accelerats pel camp elèctric, causant més col·lisions i incrementant encara més el nombre de portadors de càrrega, un fenomen conegut com a multiplicació de portadors.
Aquest procés continu incrementa la corrent inversa al díode, i per tant, el díode entra en condicions de ruptura. Aquest tipus de ruptura és conegut com a ruptura per avalancha (ruptura per inundació) i aquest efecte és conegut com a efecte d'avalancha.
Aplicacions
El díode d'avalancha s'utilitza per a la protecció del circuit. Quan la tensió de polarització inversa augmenta fins a un cert límit, el díode inicia l'efecte d'avalancha a una tensió específica i el díode entra en ruptura per l'efecte d'avalancha.
S'utilitza per protegir el circuit contra tensions no desitjades.
S'utilitza en protectors contra surts per protegir el circuit de tensions de surt.
