Lawinasti dioda

Definicija lavinske diode

Lavinska dioda je vrsta poluvodične diode dizajnirane da doživi lavinski propust na određenoj obrnutoj naponskoj razlici. PN spoj lavinske diode dizajniran je kako bi sprečio koncentraciju struje i nastanak točkina, tako da dioda ne bude oštećena lavinskim propustom.

Lavinski propust nastaje zbog manjinskog nosioca koji su dovoljno ubrzani kako bi stvorili jonizaciju u kristalnoj mreži, proizvodeći više nosača koji zauzvrat stvaraju još više jonizacije. Budući je lavinski propust uniforman kroz cijeli spoj, propusni napon je gotovo konstantan s promjenom struje usporedbom s ne-lavinskom diodom.

Konstrukcija lavinske diode slična je Zenerovoj diodi, i zapravo su oba Zenerovog propusta i lavinskog propusta prisutna u tim diodama. Lavinske diode optimizirane su za rukovanje lavinskim propustom, pa prikazuju mali ali značajan pad napona pod uvjetima propusta, na razliku od Zenerovih dioda koje uvijek održavaju napon veći od propusnog.

Ova značajka pruža bolju zaštitu od prekidova nego jednostavna Zenerova dioda i djeluje više kao zamjena za gasnu razbojnog cev. Lavinske diode imaju malu pozitivnu temperaturnu koeficijentu napona, dok diode osnovane na Zenerovom efektu imaju negativni temperaturni koeficijent.

Normalna dioda dopušta električnu struju u jednom smjeru, tj. unaprijed. Dok lavinska dioda dopušta struju u oba smjera, tj. unaprijed i unazad, ali specifično je dizajnirana da radi u obrnutom polaritetu.

Princip rada

Lavinska dioda funkcionira na principu lavinskog propusta, gdje ubrzani nosači nabojne struje dobivaju dovoljno energije da joniziraju druge atome, stvarajući lančanu reakciju koja značajno povećava protok struje.

Konfiguracija obrnutog polariteta

U obrnutom polaritetu, N-regija (katoda) diode spojena je s pozitivnim terminalom baterije, a P-regija (anoda) s negativnim terminalom.

Ako je dioda laganje dopirana (tj. koncentracija impureza je manja), onda se širina regiona iscrpljenja povećava, pa se propusni napon javlja na vrlo visokom naponu.

Na vrlo visokom obrnutom naponu, električno polje postaje jako u regionu iscrpljenja, i dostiže se točka u kojoj ubrzanje manjinskog nosača toliko je veliko da, kada sudare sa atomsima poluvodiča u regionu iscrpljenja, prekidaju kovalentne veze.

Ovaj proces generira parove elektron-dijrura koji su ubrzani električnim poljem, uzrokujući više sudara i daljnji porast broja nosača nabojne struje – pojava poznata kao množenje nosača.

Ovaj kontinuirani proces povećava obrnutu struju u diodi, te dioda dolazi u stanje propusta. Ovaj tip propusta poznat je kao lavinski (poplavni) propust, a ovaj efekt poznat je kao lavinski efekt.

Primjene

• Lavinska dioda koristi se za zaštitu kruga. Kada se obrnuti napon poveća do određene granice, dioda započinje lavinski efekt na određenom naponu, a dioda propada zbog lavinskog efekta.

• Koristi se za zaštitu kruga od neželjenih napona.

• Koristi se u zaštitnim uređajima za zaštitu kruga od prekomjernih napona.