एवालेंच डायोड

Avalanche Diode की परिभाषा

एवलेंच डायोड एक प्रकार का सेमीकंडक्टर डायोड है जिसे निर्दिष्ट विपरीत बायस वोल्टेज पर एवलेंच ब्रेकडाउन होने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एवलेंच डायोड का पीएन जंक्शन धारा केंद्रीकरण और इसके परिणामस्वरूप हॉट स्पॉट्स से रोकने के लिए डिज़ाइन किया गया है ताकि डायोड एवलेंच ब्रेकडाउन से क्षतिग्रस्त न हो।

होने वाला एवलेंच ब्रेकडाउन ऐसे अल्पसंख्यक कैरियरों के कारण होता है जो पर्याप्त तेजी से चलते हैं ताकि क्रिस्टल जालक में आयनन उत्पन्न कर सकें, जिससे और अधिक कैरियर उत्पन्न होते हैं जो अपनी बार में और अधिक आयनन उत्पन्न करते हैं। क्योंकि एवलेंच ब्रेकडाउन पूरे जंक्शन पर एकसमान रूप से होता है, इसलिए बदलती धारा के साथ तुलना में गैर-एवलेंच डायोड की तुलना में ब्रेकडाउन वोल्टेज लगभग स्थिर रहती है।

एवलेंच डायोड का निर्माण जेनर डायोड के समान होता है, और वास्तव में इन डायोडों में जेनर ब्रेकडाउन और एवलेंच ब्रेकडाउन दोनों मौजूद होते हैं। एवलेंच डायोड एवलेंच ब्रेकडाउन की स्थितियों के लिए अनुकूलित होते हैं, इसलिए वे ब्रेकडाउन की स्थितियों में छोटा लेकिन महत्वपूर्ण वोल्टेज गिरावट दिखाते हैं, जबकि जेनर डायोड हमेशा ब्रेकडाउन से ऊंचे वोल्टेज पर रहते हैं।

यह विशेषता एक साधारण जेनर डायोड की तुलना में बेहतर झंकार सुरक्षा प्रदान करती है और एक गैस डिस्चार्ज ट्यूब की जगह लेने की तरह कार्य करती है। एवलेंच डायोड में वोल्टेज का एक छोटा सकारात्मक तापीय गुणांक होता है, जहाँ जेनर प्रभाव पर निर्भर डायोडों का तापीय गुणांक ऋणात्मक होता है।

सामान्य डायोड एक दिशा में अर्थात् आगे की दिशा में विद्युत धारा की अनुमति देता है। जबकि, एवलेंच डायोड दोनों दिशाओं में अर्थात् आगे और पीछे की दिशा में धारा की अनुमति देता है लेकिन यह विपरीत बायस स्थिति में काम करने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किया गया है।

कार्य तंत्र

एवलेंच डायोड एवलेंच ब्रेकडाउन के सिद्धांत पर काम करता है, जहाँ तेजी से चलने वाले चार्ज कैरियर अन्य परमाणुओं को आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, इस प्रकार एक श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है जो धारा प्रवाह को बहुत बढ़ा देती है।

विपरीत बायस विन्यास

विपरीत बायस में, डायोड का एन-क्षेत्र (कैथोड) बैटरी के सकारात्मक टर्मिनल से जुड़ा होता है, और पी-क्षेत्र (एनोड) ऋणात्मक टर्मिनल से जुड़ा होता है।

अब यदि डायोड को हल्का डोपिंग (अर्थात् विसंगतियों की सांद्रता कम) किया गया है, तो डिप्लेशन क्षेत्र की चौड़ाई बढ़ जाती है ताकि बहुत उच्च वोल्टेज पर ब्रेकडाउन हो।

बहुत उच्च विपरीत बायस वोल्टेज पर, डिप्लेशन क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र इतना मजबूत हो जाता है कि, एक बिंदु पर पहुंच जाता है जहाँ अल्पसंख्यक कैरियरों का तेजी से त्वरण इतना होता है कि, जब वे डिप्लेशन क्षेत्र में सेमीकंडक्टर परमाणुओं से टकराते हैं, तो वे सहसंयोजन बंध टूट जाते हैं।

यह प्रक्रिया इलेक्ट्रॉन-होल युग्म उत्पन्न करती है जो विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं, जिससे और टकराव होता है और चार्ज कैरियरों की संख्या में और वृद्धि होती है - इस प्रक्रिया को कैरियर गुणन कहा जाता है।

यह निरंतर प्रक्रिया डायोड में विपरीत धारा को बढ़ाती है, और इसलिए डायोड ब्रेकडाउन की स्थिति में आ जाता है। इस प्रकार के ब्रेकडाउन को एवलेंच (फ्लड) ब्रेकडाउन कहा जाता है और इस प्रभाव को एवलेंच प्रभाव कहा जाता है।

अनुप्रयोग

• एवलेंच डायोड सर्किट की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है। जब विपरीत बायस वोल्टेज बढ़ता है तो एक निश्चित सीमा तक डायोड एक विशिष्ट वोल्टेज पर एवलेंच प्रभाव शुरू करता है और एवलेंच प्रभाव के कारण डायोड ब्रेकडाउन हो जाता है।

• यह अवांछित वोल्टेज से सर्किट की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है।

• यह सर्किट को सर्ज वोल्टेज से सुरक्षा प्रदान करने वाले सर्ज प्रोटेक्टर्स में उपयोग किया जाता है।