Dioda Avalanche

Definisi Dioda Avalanche

Dioda avalanche adalah jenis dioda semikonduktor yang dirancang untuk mengalami keruntuhan avalanche pada tegangan bias terbalik tertentu. Persimpangan pn dari dioda avalanche dirancang untuk mencegah konsentrasi arus dan titik panas yang berakibat sehingga dioda tidak rusak oleh keruntuhan avalanche.

Keruntuhan avalanche yang terjadi disebabkan oleh pembawa minoritas yang dipercepat cukup untuk menciptakan ionisasi dalam struktur kristal, menghasilkan lebih banyak pembawa yang pada gilirannya menciptakan lebih banyak ionisasi. Karena keruntuhan avalanche merata di seluruh persimpangan, tegangan keruntuhan hampir konstan dengan perubahan arus dibandingkan dengan dioda non-avalanche.

Konstruksi dioda avalanche mirip dengan dioda Zener, dan memang kedua keruntuhan Zener dan Avalanche ada dalam dioda ini. Dioda avalanche dioptimalkan untuk kondisi keruntuhan avalanche, sehingga mereka menunjukkan penurunan tegangan kecil tetapi signifikan dalam kondisi keruntuhan, berbeda dengan dioda Zener yang selalu mempertahankan tegangan lebih tinggi dari keruntuhan.

Fitur ini memberikan perlindungan surge yang lebih baik daripada dioda Zener sederhana dan berfungsi lebih seperti pengganti tabung pelepas gas. Dioda avalanche memiliki koefisien suhu positif kecil dari tegangan, di mana dioda yang bergantung pada efek Zener memiliki koefisien suhu negatif.

Dioda normal memungkinkan arus listrik dalam satu arah yaitu arah maju. Sedangkan, dioda avalanche memungkinkan arus dalam kedua arah yaitu arah maju dan terbalik tetapi khususnya dirancang untuk bekerja dalam kondisi bias terbalik.

Prinsip Kerja

Dioda avalanche bekerja berdasarkan prinsip keruntuhan avalanche, di mana pembawa muatan yang dipercepat mendapatkan energi cukup untuk mengionisasi atom lain, sehingga menciptakan reaksi berantai yang secara signifikan meningkatkan aliran arus.

Konfigurasi Bias Terbalik

Dalam bias terbalik, region N (katoda) dioda terhubung ke terminal positif baterai, dan region P (anoda) ke terminal negatif.

Jika sebuah dioda didoping ringan (yaitu konsentrasi impuritas rendah), maka lebar region depletif meningkat sehingga tegangan keruntuhan terjadi pada tegangan yang sangat tinggi.

Pada tegangan bias terbalik yang sangat tinggi, medan listrik menjadi kuat di region depletif dan titik tertentu dicapai di mana percepatan pembawa minoritas begitu besar sehingga, ketika mereka bertabrakan dengan atom semikonduktor di region depletif, mereka memecahkan ikatan kovalen.

Proses ini menghasilkan pasangan elektron-lubang yang dipercepat oleh medan listrik, menyebabkan lebih banyak tabrakan dan lebih jauh meningkatkan jumlah pembawa muatan—fenomena yang dikenal sebagai perkalian pembawa.

Proses berkelanjutan ini meningkatkan arus terbalik di dioda, dan oleh karena itu dioda masuk ke dalam kondisi keruntuhan. Jenis keruntuhan ini dikenal sebagai keruntuhan avalanche (banjir) dan efek ini dikenal sebagai efek avalanche.

Aplikasi

• Dioda avalanche digunakan untuk perlindungan rangkaian. Ketika tegangan bias terbalik meningkat hingga batas tertentu, dioda mulai efek avalanche pada tegangan tertentu dan dioda keruntuhan karena efek avalanche.

• Dioda ini digunakan untuk melindungi rangkaian dari tegangan yang tidak diinginkan.

• Dioda ini digunakan dalam pelindung surge untuk melindungi rangkaian dari tegangan surge.