دیود آوالانش
تعریف دیود اونداس
دیود اونداس نوعی دیود نیمهرسانا است که طراحی شده تا در ولتاژ معکوس مشخصی فروپاشی اونداس را تجربه کند. میلهی پی-ان دیود اونداس به گونهای طراحی شده است که جریان را متمرکز نکند و نقاط گرمی ایجاد نشود تا دیود در حین فروپاشی اونداس آسیب نبیند.
فروپاشی اونداس که اتفاق میافتد به دلیل شتاب دادن حاملان کمتریت به اندازهای که یونیزاسیون در شبکه بلوری ایجاد شود، بیشتر حاملان ایجاد میکند که به نوبه خود یونیزاسیون بیشتری ایجاد میکنند. چون فروپاشی اونداس در کل میلهی پی-ان یکنواخت است، ولتاژ فروپاشی تقریباً ثابت با تغییر جریان نسبت به دیود غیراونداسی است.
ساختار دیود اونداس مشابه دیود زنر است و در واقع هر دو نوع فروپاشی زنر و اونداس در این دیودها وجود دارد. دیودهای اونداس برای شرایط فروپاشی اونداس بهینهسازی شدهاند، بنابراین تحت شرایط فروپاشی ولتاژ کاهش کوچک اما قابل توجهی دارند، در حالی که دیودهای زنر همیشه ولتاژ بالاتر از فروپاشی حفظ میکنند.
این ویژگی محافظت بهتری علیه سرشاریهای ولتاژ نسبت به یک دیود زنر ساده فراهم میکند و عملکردی مشابه با جایگزینی لوله گازی است. دیودهای اونداس ضریب مثبت کوچک ولتاژ نسبت به دمای محیط دارند، در حالی که دیودهایی که از اثر زنر استفاده میکنند ضریب منفی دمایی دارند.
دیود عادی جریان الکتریکی را فقط در یک جهت (جهت مستقیم) مجاز میکند. در حالی که دیود اونداس جریان را در هر دو جهت (مستقیم و معکوس) مجاز میکند اما به طور خاص برای کار در شرایط ولتاژ معکوس طراحی شده است.
اصل عملکرد
دیود اونداس بر اساس اصل فروپاشی اونداس کار میکند که در آن حاملان شارژ شتاب گرفته و انرژی کافی برای یونیزاسیون اتمهای دیگر به دست میآورند، بنابراین واکنش زنجیرهای ایجاد میشود که به طور قابل توجهی جریان را افزایش میدهد.
پیکربندی ولتاژ معکوس
در ولتاژ معکوس، منطقهی ان (کاتد) دیود به سمت مثبت باتری و منطقهی پی (آنود) به سمت منفی باتری متصل میشود.
اگر دیود به طور کمی آلوده شده باشد (یعنی غلظت آلایندهها کم باشد)، پهنای منطقهی افتاده افزایش مییابد و فروپاشی ولتاژ در ولتاژ بسیار بالا اتفاق میافتد.
در ولتاژ معکوس بسیار بالا، میدان الکتریکی در منطقهی افتاده قوی میشود و نقطهای رسیده که شتاب حاملان کمتریت به حدی است که وقتی با اتمهای نیمهرسانا در منطقهی افتاده برخورد میکنند، پیوندهای کوالنت را بشکنند.
این فرآیند جفتهای الکترون-حفره را تولید میکند که توسط میدان الکتریکی شتاب میگیرند، باعث برخوردهای بیشتر و افزایش تعداد حاملان شارژ میشوند - پدیدهای که به عنوان تکثیر حاملان شناخته میشود.
این فرآیند مداوم جریان معکوس دیود را افزایش میدهد و بنابراین دیود به حالت فروپاشی میرسد. این نوع فروپاشی به عنوان فروپاشی اونداس (سیل) شناخته میشود و این اثر به عنوان اثر اونداس شناخته میشود.
کاربردها
دیود اونداس برای محافظت از مدار استفاده میشود. وقتی ولتاژ معکوس افزایش مییابد، تا حدی مشخص دیود در ولتاژ خاصی اثر اونداس را شروع میکند و به دلیل اثر اونداس فرو میرود.
برای محافظت از مدار علیه ولتاژهای نامطلوب استفاده میشود.
در محافظهای سرشاری برای محافظت از مدار علیه ولتاژهای سرشاری استفاده میشود.
