Diode na Avalanche
Pagsasalarawan ng Avalanche Diode
Ang avalanche diode ay isang uri ng semiconductor diode na idinisenyo upang maranasan ang avalanche breakdown sa isang tinukoy na reverse bias voltage. Ang pn junction ng avalanche diode ay idinisenyo upang mapigilan ang pagkonsentrado ng kuryente at ang resulta nito na mga mainit na spot upang hindi masira ang diode dahil sa avalanche breakdown.
Ang nangyayaring avalanche breakdown ay dahil sa minority carriers na sapat na pinabilis upang lumikha ng ionization sa crystal lattice, na nagpapalit ng mas maraming carriers na sa kanilang pagkakabigo ay lumilikha ng mas maraming ionization. Dahil ang avalanche breakdown ay pantay-pantay sa buong junction, halos constant ang breakdown voltage sa pagbabago ng kuryente kumpara sa non-avalanche diode.
Ang konstruksyon ng avalanche diode ay katulad ng Zener diode, at tunay na parehong Zener breakdown at Avalanche breakdown ang naroroon sa mga diode na ito. Ang avalanche diodes ay i-optimize para sa avalanche breakdown conditions, kaya sila ay nagpapakita ng maliit ngunit mahalagang pagbaba ng voltage sa ilalim ng breakdown conditions, kabaligtaran ng Zener diodes na laging nagsasala ng voltage na mas mataas kaysa sa breakdown.
Ang feature na ito ay nagbibigay ng mas mahusay na surge protection kaysa sa simple Zener diode at gumagana mas parang pagsasalitain ng gas discharge tube. Ang avalanche diodes ay may maliit na positibong temperature coefficient ng voltage, kung saan ang mga diode na umaasa sa Zener effect ay may negatibong temperature coefficient.
Ang normal na diode ay pinapayagan ang electric current sa isang direksyon i.e. forward direction. Samantalang, ang avalanche diode ay pinapayagan ang current sa parehong direksyon i.e. forward at reverse direction ngunit ito ay espesyal na idinisenyo upang gumana sa reverse bias condition.
Prinsipyo ng Paggana
Ang avalanche diode ay gumagana batay sa prinsipyo ng avalanche breakdown, kung saan ang pinabilis na charge carriers ay nakakakuha ng sapat na enerhiya upang ionize ang iba pang atom, kaya lumilikha ng chain reaction na lubhang nagdudulot ng pagtaas ng pagtumawid ng kuryente.
Reverse Bias Configuration
Sa reverse bias, ang N-region (cathode) ng diode ay konektado sa positive terminal ng battery, at ang P-region (anode) sa negative terminal.
Ngayon kung ang diode ay light doped (i.e. ang concentration ng impurities ay kaunti), ang lapad ng depletion region ay tumaas kaya ang breakdown voltage ay nangyayari sa napakataas na voltage.
Sa napakataas na reverse bias voltage, ang electric field ay naging malakas sa depletion region at abot na ang punto kung saan ang pagbilis ng minority carrier ay sobrang mabilis na, kapag sila ay tumama sa semiconductor atoms sa depletion region, sila ay binabawi ang covalent bonds.
Ang proseso na ito ay lumilikha ng electron-hole pairs na pinabilis ng electric field, na nagdudulot ng mas maraming collisions at patuloy na nagdudulot ng pagtaas ng bilang ng charge carriers—na kilala bilang carrier multiplication.
Ang patuloy na prosesong ito ay nagdudulot ng pagtaas ng reverse current sa diode, at kaya ang diode ay nasa breakdown condition. Ang uri ng breakdown na ito ay kilala bilang avalanche (flood) breakdown at ang epekto na ito ay kilala bilang avalanche effect.
Mga Application
Ginagamit ang Avalanche diode para sa proteksyon ng circuit. Kapag ang reverse bias voltage ay tumaas hanggang sa tiyak na limit, ang diode ay nagsisimula ng avalanche effect sa tiyak na voltage at nag-breakdown ang diode dahil sa avalanche effect.
Ito ay ginagamit upang protektahan ang circuit laban sa hindi nais na voltages.
Ito ay ginagamit sa surge protectors upang protektahan ang circuit mula sa surge voltage.
