Diodo de avalancha

Definición de díodo de avalancha

O díodo de avalancha é un tipo de díodo semiconductor deseñado para experimentar a ruptura por avalancha a unha tensión inversa específica. A xuncción pn do díodo de avalancha está deseñada para evitar a concentración de corrente e os puntos calientes resultantes para que o díodo non se danifique debido á ruptura por avalancha.

A ruptura por avalancha que ocorre debeuse ás portadoras minoritarias aceleradas o suficiente para crear ionización no retículo cristalino, producindo máis portadoras que, por sua vez, crean máis ionización. Debido a que a ruptura por avalancha é uniforme en toda a xuncción, a tensión de ruptura é case constante cando cambia a corrente, en comparación cun díodo non de avalancha.

A construción do díodo de avalancha é semellante ao díodo Zener, e de feito, tanto a ruptura Zener como a ruptura por avalancha están presentes nestes díodos. Os díodos de avalancha están optimizados para condicións de ruptura por avalancha, polo que exhiben unha pequena pero significativa caída de tensión baixo condicións de ruptura, a diferenza dos díodos Zener que sempre mantén unha tensión superior á de ruptura.

Esta característica proporciona unha mellor protección contra sobretensiones que un simple díodo Zener e actúa máis como unha substitución de tubo de descarga de gas. Os díodos de avalancha teñen un coeficiente de temperatura positivo pequeno da tensión, mentres que os díodos que dependen do efecto Zener teñen un coeficiente de temperatura negativo.

O díodo normal permite unha corrente eléctrica nunha dirección, isto é, na dirección avante. Mentres que, o díodo de avalancha permite a corrente en ambas direccións, isto é, avante e inversa, pero está especialmente deseñado para funcionar en condicións de polarización inversa.

Principio de funcionamento

O díodo de avalancha funciona segundo o principio da ruptura por avalancha, onde as portadoras de carga aceleradas gañan suficiente enerxía para ionizar outros átomos, así creando unha reacción en cadea que aumenta significativamente o fluxo de corrente.

Configuración de polarización inversa

En polarización inversa, a rexión N (catodo) do díodo conecta co terminal positivo da batería, e a rexión P (ánodo) co terminal negativo.

Agora, se un díodo está ligeiramente dopado (isto é, a concentración de impurezas é menor), entón a anchura da rexión de desprazamento aumenta, polo que a tensión de ruptura ocorre a unha tensión moi alta.

A unha tensión inversa moi alta, o campo eléctrico fai que sexa forte na rexión de desprazamento e chega un punto no que a aceleración das portadoras minoritarias é tan grande que, cando colisionan cos átomos semiconductores na rexión de desprazamento, rompen os vínculos covalentes.

Este proceso xera pares electrón-buraco que son acelerados polo campo eléctrico, causando máis colisións e aumentando ademais o número de portadoras de carga, un fenómeno coñecido como multiplicación de portadoras.

Este proceso continuo aumenta a corrente inversa no díodo, e polo tanto o díodo entra en condición de ruptura. Este tipo de ruptura coñécese como ruptura por avalancha e este efecto coñécese como o efecto de avalancha.

Aplicacións

• O díodo de avalancha empregase para a protección do circuito. Cando a tensión inversa aumenta ata certo límite, o díodo comeza o efecto de avalancha a unha tensión específica e o díodo entra en ruptura debido ao efecto de avalancha.

• Empregase para protexer o circuito contra voltaxes indeseables.

• Empregase en protexedores de sobretensión para protexer o circuito da tensión de sobretensión.