Lavínydióda

Lavínydió definíciója

A lavínydió olyan fémes vezető dió, amelyet specifikus fordított polarizációs feszültségnél bekövetkező lavíny-felbomlás élményére terveztek. A lavínydió pn-átmenete úgy van kialakítva, hogy megakadályozza az áramerősség koncentrálódását és a keletkező forró pontokat, így a dió nem sérül meg a lavíny-felbomlás során.

A bekövetkező lavíny-felbomlás azáltal történik, hogy a minoritásos töltések elég gyorsan haladnak, hogy ionizálják a kristályrácsot, ami további töltéseket hoz létre, amelyek szintén további ionizálást eredményeznek. Mivel a lavíny-felbomlás egyenletesen zajlik az egész átmeneten, a felbomlásfeszültség majdnem állandó a változó áramerősség esetén, ellentétben a nem-lavíny-dióval szemben.

A lavínydió szerkezete hasonló a Zener-dióhoz, és valóban mind a Zener-felbomlás, mind a lavíny-felbomlás jelen van ezekben a diókban. A lavínydiók optimalizálva vannak a lavíny-felbomlás feltételeinek, így kis, de jelentős feszültségcsökkenést mutatnak a felbomlás során, ellentétben a Zener-diókkal, amelyek mindig magasabb feszültséget tartanak, mint a felbomlásnál.

Ez a tulajdonság jobb robbanóvédelmet nyújt, mint egy egyszerű Zener-dió, és inkább a gázkiadó csők helyettesítésére hasonlít. A lavínydióknak kis pozitív hőmérsékleti együtthatója van a feszültséggel kapcsolatban, míg a Zener-hatásra támaszkodó dióknak negatív hőmérsékleti együtthatójuk van.

A normál dió engedélyezi az áramot egy irányban, azaz előrefelé. Ugyanakkor a lavínydió engedélyezi az áramot mindkét irányban, azaz előre és hátra, de kifejezetten arra tervezték, hogy fordított polarizáció mellett működjön.

Működési elv

A lavínydió a lavíny-felbomlás elvére alapul, ahol a gyorsított töltések elég energia megszerzése után ionizálják más atomokat, ezzel láncreakciót indítanak el, ami jelentősen növeli az áramerősséget.

Fordított polarizáció beállítása

Fordított polarizáció mellett a dió N-rétege (katód) csatlakozik a bateriának a pozitív pólushoz, míg a P-réteg (anód) a negatív pólushoz.

Ha a dió enyhelegesen dopolt (azaz az impuritások koncentrációja alacsony), akkor a kiürített régió szélessége növekszik, így a felbomlásfeszültség nagyon magas feszültségnél következik be.

Nagyon magas fordított polarizációs feszültségnél az elektromos mező erősödik a kiürített régióban, és olyan pontot ér, ahol a minoritásos töltések gyorsítása annyira nagy, hogy ütközéskor a fémes vezető atomokkal a kiürített régióban megszakítják a kovalens kötést.

Ez a folyamat elektron-részecske párokat generál, amelyeket az elektromos mező gyorsít, okozva további ütközéseket és növelve a töltések számát - ezt a jelenséget töltésmultiplikációnak nevezik.

Ez a folyamatos folyamat növeli a dióban a fordított irányú áramot, és emiatt a dió felbomlás állapotba kerül. Ez a típusú felbomlást lavíny-felbomlásnak, a hatást pedig lavíny-hatásnak nevezik.

Alkalmazások

• A lavínydiót áramkör védelmére használják. Ha a fordított polarizációs feszültség növekszik, akkor bizonyos határértékig a dió lavíny-hatást kezd a meghatározott feszültségen, és a dió felbomlik a lavíny-hatás miatt.

• Használják a kör védelmére a kívánt feszültségekkel szemben.

• Surges védelmére használják a körben a surges feszültségtől való védelem érdekében.