Diodo de avalancha
Definición de Diodo de Avalancha
Un diodo de avalancha es un tipo de diodo semiconductor diseñado para experimentar una ruptura por avalancha a un voltaje de polarización inversa específico. La unión p-n de un diodo de avalancha está diseñada para evitar la concentración de corriente y los puntos calientes resultantes, de modo que el diodo no se dañe por la ruptura por avalancha.
La ruptura por avalancha que ocurre se debe a que los portadores minoritarios se aceleran lo suficiente como para crear ionización en la red cristalina, produciendo más portadores que a su vez crean más ionización. Debido a que la ruptura por avalancha es uniforme en toda la unión, el voltaje de ruptura es casi constante con la variación de corriente en comparación con un diodo no de avalancha.
La construcción del diodo de avalancha es similar al diodo Zener, y de hecho, tanto la ruptura Zener como la ruptura por avalancha están presentes en estos diodos. Los diodos de avalancha están optimizados para condiciones de ruptura por avalancha, por lo que exhiben un pequeño pero significativo descenso de voltaje bajo condiciones de ruptura, a diferencia de los diodos Zener que siempre mantienen un voltaje mayor que la ruptura.
Esta característica proporciona una mejor protección contra sobretensiones que un simple diodo Zener y actúa más como un reemplazo de tubo de descarga de gas. Los diodos de avalancha tienen un coeficiente de temperatura positivo pequeño del voltaje, mientras que los diodos que dependen del efecto Zener tienen un coeficiente de temperatura negativo.
El diodo normal permite una corriente eléctrica en una dirección, es decir, en la dirección directa. Mientras que, el diodo de avalancha permite la corriente en ambas direcciones, es decir, en la dirección directa e inversa, pero está especialmente diseñado para funcionar en condiciones de polarización inversa.
Principio de Funcionamiento
El diodo de avalancha opera sobre el principio de la ruptura por avalancha, donde los portadores de carga acelerados ganan suficiente energía para ionizar otros átomos, creando así una reacción en cadena que aumenta significativamente el flujo de corriente.
Configuración de Polarización Inversa
En polarización inversa, la región N (cátodo) del diodo se conecta al terminal positivo de la batería, y la región P (ánodo) al terminal negativo.
Ahora, si un diodo está ligeramente dopado (es decir, la concentración de impurezas es menor), entonces el ancho de la región de agotamiento se incrementa, por lo que la tensión de ruptura ocurre a un voltaje muy alto.
A un voltaje de polarización inversa muy alto, el campo eléctrico se vuelve fuerte en la región de agotamiento y se alcanza un punto donde la aceleración de los portadores minoritarios es tan grande que, cuando chocan con los átomos del semiconductor en la región de agotamiento, rompen los enlaces covalentes.
Este proceso genera pares electrón-agujero que son acelerados por el campo eléctrico, causando más colisiones y aumentando aún más el número de portadores de carga, un fenómeno conocido como multiplicación de portadores.
Este proceso continuo aumenta la corriente inversa en el diodo, y por lo tanto, el diodo entra en estado de ruptura. Este tipo de ruptura se conoce como ruptura por avalancha y este efecto se conoce como el efecto de avalancha.
Aplicaciones
El diodo de avalancha se utiliza para la protección del circuito. Cuando el voltaje de polarización inversa aumenta hasta cierto límite, el diodo comienza a tener un efecto de avalancha a un voltaje particular y el diodo se rompe debido al efecto de avalancha.
Se utiliza para proteger el circuito contra voltajes no deseados.
Se utiliza en protectores contra sobretensiones para proteger el circuito de tensiones de sobretensión.
