Diodo avalanche

Definizione del Diodo ad Aval

Un diodo ad aval è un tipo di diodo semiconduttore progettato per sperimentare il collasso ad aval a una tensione inversa specificata. La giunzione pn di un diodo ad aval è progettata per prevenire la concentrazione di corrente e le relative zone calde in modo che il diodo non risulti danneggiato dal collasso ad aval.

Il collasso ad aval che si verifica è dovuto ai portatori minoritari accelerati abbastanza da creare ionizzazione nella rete cristallina, producendo più portatori che a loro volta creano ulteriore ionizzazione. Poiché il collasso ad aval è uniforme in tutta la giunzione, la tensione di rottura è quasi costante con la variazione della corrente rispetto a un diodo non ad aval.

La costruzione del diodo ad aval è simile a quella del diodo Zener, e infatti sia il collasso Zener che quello ad aval sono presenti in questi diodi. I diodi ad aval sono ottimizzati per condizioni di collasso ad aval, quindi presentano una piccola ma significativa caduta di tensione in condizioni di collasso, diversamente dai diodi Zener che mantengono sempre una tensione superiore al collasso.

Questa caratteristica fornisce una migliore protezione contro i sovraccarichi rispetto a un semplice diodo Zener e agisce più come un sostituto di un tubo a scarica di gas. I diodi ad aval hanno un piccolo coefficiente positivo di temperatura della tensione, mentre i diodi che si basano sull'effetto Zener hanno un coefficiente negativo di temperatura.

Il diodo normale consente il passaggio di corrente in una direzione, cioè in avanti. Invece, il diodo ad aval consente il passaggio di corrente in entrambe le direzioni, cioè in avanti e all'indietro, ma è progettato appositamente per funzionare in condizioni di polarità inversa.

Principio di Funzionamento

Il diodo ad aval opera sul principio del collasso ad aval, dove i portatori di carica accelerati acquisiscono energia sufficiente per ionizzare altri atomi, creando così una reazione a catena che aumenta significativamente il flusso di corrente.

Configurazione a Polarità Inversa

In polarità inversa, la regione N del diodo (catodo) si collega al terminale positivo della batteria, e la regione P (anodo) al terminale negativo.

Se un diodo è leggermente dopato (cioè la concentrazione di impurità è bassa), allora la larghezza della regione di deplezione aumenta e la tensione di rottura si verifica a una tensione molto alta.

A una tensione inversa molto alta, il campo elettrico diventa forte nella regione di deplezione e si raggiunge un punto in cui l'accelerazione dei portatori minoritari è tale che, quando collidono con gli atomi del semiconduttore nella regione di deplezione, rompono i legami covalenti.

Questo processo genera coppie elettrone-buco che vengono accelerate dal campo elettrico, causando ulteriori collisioni e aumentando ancora di più il numero di portatori di carica, un fenomeno noto come moltiplicazione dei portatori.

Questo processo continuo aumenta la corrente inversa nel diodo, e pertanto il diodo entra in condizioni di rottura. Questo tipo di rottura è noto come rottura ad aval (o rottura a inondazione) ed effetto noto come effetto ad aval.

Applicazioni

• Il diodo ad aval viene utilizzato per la protezione del circuito. Quando la tensione inversa aumenta fino a un certo limite, il diodo inizia l'effetto ad aval a una tensione specifica e il diodo va in rottura a causa dell'effetto ad aval.

• Viene utilizzato per proteggere il circuito da tensioni indesiderate.

• Viene utilizzato nei protettori da sovratensione per proteggere il circuito dalle tensioni di sovratensione.