Lavínová dioda

Definice lavinového diodu

Lavinový diod je typ polovodičového diodu, který je navržen tak, aby za určité záporné napětí došlo k lavinovému prolomu. Pn přechod lavinového diodu je navržen tak, aby zabránil koncentraci proudu a vzniku horkých míst, takže diod není poškozen lavinovým prolomem.

Lavinový prolom nastává v důsledku toho, že menšinoví nosiče jsou dostatečně zrychleni, aby způsobili ionizaci v krystalické mřížce, což vytváří více nosičů, kteří opět vytvářejí další ionizaci. Protože lavinový prolom je rovnoměrný po celém přechodu, je napětí prolomu téměř konstantní při změně proudu v porovnání s ne-lavinovým doidem.

Konstrukce lavinového doidu je podobná Zenerovu doidu a skutečně jsou v těchto dodech přítomny jak Zenerův prolom, tak lavinový prolom. Lavinové doidy jsou optimalizovány pro podmínky lavinového prolomu, takže vykazují malý, ale významný pokles napětí za podmínek prolomu, na rozdíl od Zenerových doidů, které vždy udržují napětí vyšší než napětí prolomu.

Tato vlastnost poskytuje lepší ochranu proti přechodným přetížením než jednoduchý Zenerův diod a funguje spíše jako náhrada za plynnou výbojkovou trubici. Lavinové doidy mají malý kladný teplotní koeficient napětí, zatímco doidy spoléhající na Zenerův efekt mají záporný teplotní koeficient.

Normální diod umožňuje proud pouze v jednom směru, tedy v předním směru. Naopak, lavinový diod umožňuje proud oběma směry, tedy v předním i záporném směru, ale je speciálně navržen k práci v záporném napětí.

Princip fungování

Lavinový diod funguje na principu lavinového prolomu, kde zrychlení nosičů nabíže dostatečnou energii, aby ionizovali jiné atomy, což vytváří reakci řetězového typu, která výrazně zvyšuje tok proudu.

Konfigurace záporného napětí

V záporném napětí se N-oblast (katoda) doidu připojuje k kladnému pólu baterie a P-oblast (anoda) ke zápornému pólu.

Pokud je diod lehce dotován (tj. koncentrace impurity je nízká), pak se zvětší šířka depresní zóny a napětí prolomu nastane až při velmi vysokém napětí.

Při velmi vysokém záporném napětí se elektrické pole v depresní zóně stává silné a dosáhne bodu, kde je zrychlení menšinových nosičů takové, že při srážkách s polovodičovými atomy v depresní zóně přeruší kovalentní vazby.

Tento proces generuje páry elektron-otvor, které jsou zrychleny elektrickým polem, což způsobuje více srážek a dále zvyšuje počet nosičů náboje – fenomén známý jako násobení nosičů.

Tento neustálý proces zvyšuje záporný proud v doidu, a proto dochází k prolomu. Tento typ prolomu se nazývá lavinový (povodňový) prolom a tento jev se označuje jako lavinový efekt.

Aplikace

• Lavinový diod se používá k ochraně obvodu. Když záporné napětí stoupá, do určité hranice diod začíná mít lavinový efekt a dojde k prolomu doidu způsobenému lavinovým efektem.

• Používá se k ochraně obvodu před nežádoucími napětím.

• Používá se v ochranných přístrojích proti přetížení, k ochraně obvodu před přetížením napětím.