Diode à avalanche
Définition de la diode à avalanche
Une diode à avalanche est un type de diode semi-conductrice conçue pour subir une rupture par avalanche à une tension de polarisation inverse spécifiée. La jonction pn d'une diode à avalanche est conçue pour éviter la concentration de courant et les points chauds résultants afin que la diode ne soit pas endommagée par la rupture par avalanche.
La rupture par avalanche qui se produit est due aux porteurs minoritaires accélérés suffisamment pour créer une ionisation dans le réseau cristallin, produisant plus de porteurs qui à leur tour créent davantage d'ionisation. Comme la rupture par avalanche est uniforme sur toute la jonction, la tension de rupture reste presque constante malgré la variation du courant, comparée à une diode non-avalanche.
La construction de la diode à avalanche est similaire à celle de la diode Zener, et en effet, les deux phénomènes de rupture Zener et d'avalanche sont présents dans ces diodes. Les diodes à avalanche sont optimisées pour des conditions de rupture par avalanche, elles présentent donc une chute de tension légère mais significative sous conditions de rupture, contrairement aux diodes Zener qui maintiennent toujours une tension supérieure à la rupture.
Cette caractéristique offre une meilleure protection contre les surtensions qu'une simple diode Zener et agit plus comme un remplacement pour un tube de décharge gazeuse. Les diodes à avalanche ont un coefficient de température positif de tension faible, alors que les diodes reposant sur l'effet Zener ont un coefficient de température négatif.
La diode normale permet un courant électrique dans une direction, c'est-à-dire la direction avant. Tandis que la diode à avalanche permet le courant dans les deux directions, c'est-à-dire avant et arrière, mais elle est spécialement conçue pour fonctionner en condition de polarisation inverse.
Principe de fonctionnement
La diode à avalanche fonctionne selon le principe de la rupture par avalanche, où les porteurs de charge accélérés gagnent suffisamment d'énergie pour ioniser d'autres atomes, créant ainsi une réaction en chaîne qui augmente considérablement le flux de courant.
Configuration de polarisation inverse
En polarisation inverse, la région N (cathode) de la diode est connectée au pôle positif de la batterie, et la région P (anode) au pôle négatif.
Si une diode est faiblement dopée (c'est-à-dire que la concentration d'impuretés est faible), alors la largeur de la zone de déplétion est augmentée, ce qui fait que la tension de rupture se produit à une très haute tension.
À une très haute tension de polarisation inverse, le champ électrique devient fort dans la zone de déplétion et un point est atteint où l'accélération des porteurs minoritaires est telle que, lorsqu'ils entrent en collision avec les atomes du semi-conducteur dans la zone de déplétion, ils brisent les liaisons covalentes.
Ce processus génère des paires électron-trou qui sont accélérées par le champ électrique, provoquant plus de collisions et augmentant encore le nombre de porteurs de charge - un phénomène connu sous le nom de multiplication des porteurs.
Ce processus continu augmente le courant inverse dans la diode, et donc la diode entre en état de rupture. Ce type de rupture est connu sous le nom de rupture par avalanche et cet effet est appelé l'effet d'avalanche.
Applications
La diode à avalanche est utilisée pour la protection du circuit. Lorsque la tension de polarisation inverse augmente jusqu'à une certaine limite, la diode commence un effet d'avalanche à une tension particulière et la diode se rompt en raison de l'effet d'avalanche.
Elle est utilisée pour protéger le circuit contre des tensions indésirables.
Elle est utilisée dans les protecteurs de surtension pour protéger le circuit des tensions de surtension.
