Lawine diode
Avalanche Diode Definitie
Een avalanche diode is een type halfgeleiderdiode dat ontworpen is om avalanche doorbraak te ervaren bij een gespecificeerde omgekeerde spanning. De pn-overgang van de avalanche diode is ontworpen om stroomconcentratie en resulterende hete punten te voorkomen, zodat de diode niet beschadigd raakt door de avalanche doorbraak.
De optredende avalanche doorbraak is het gevolg van minderheidsdragers die genoeg versneld worden om ionisatie in het kristalrooster te creëren, waardoor meer dragers geproduceerd worden die op hun beurt meer ionisatie veroorzaken. Omdat de avalanche doorbraak uniform over de hele overgang is, is de doorbraakspanning bijna constant met veranderende stroom vergeleken met een niet-avalanche diode.
De constructie van de avalanche diode is vergelijkbaar met die van de Zener-diode, en in feite zijn zowel Zener-doorbraak als Avalanche-doorbraak aanwezig in deze diodes. Avalanche diodes zijn geoptimaliseerd voor avalanche doorbraakomstandigheden, zodat ze een kleine maar significante spanningdaling vertonen onder doorbraakomstandigheden, in tegenstelling tot Zener-diodes die altijd een hogere spanning behouden dan de doorbraakspanning.
Deze eigenschap biedt betere stootbeveiliging dan een eenvoudige Zener-diode en werkt meer als vervanging van een gasontladingsbuis. Avalanche diodes hebben een kleine positieve temperatuurcoëfficiënt van spanning, terwijl diodes die afhankelijk zijn van het Zener-effect een negatieve temperatuurcoëfficiënt hebben.
Een normale diode staat een elektrische stroom in één richting toe, namelijk de voorwaartse richting. Echter, een avalanche diode staat stroom in beide richtingen toe, namelijk voorwaarts en achterwaarts, maar is speciaal ontworpen om in omgekeerde spanningstoestand te werken.
Werkprincipe
De avalanche diode werkt volgens het principe van avalanche doorbraak, waarbij versnelde ladingdragers genoeg energie krijgen om andere atomen te ioniseren, wat een kettingreactie creëert die de stroomsterkte aanzienlijk verhoogt.
Omgekeerde Spanningsconfiguratie
Bij omgekeerde spanning wordt de N-regio (kathode) van de diode verbonden met de positieve pool van de batterij, en de P-regio (anode) met de negatieve pool.
Als de diode licht gedopeerd is (d.w.z. de concentratie van onzuiverheden is laag), dan neemt de breedte van de uitputtingszone toe, waardoor de doorbraakspanning optreedt bij een zeer hoge spanning.
Bij een zeer hoge omgekeerde spanningsspanning wordt het elektrisch veld in de uitputtingszone sterk, en wordt een punt bereikt waarop de versnelling van de minderheidsdragers zo groot is dat, wanneer ze botsen met de halfgeleideratomen in de uitputtingszone, ze de kovalente bindingen verbreken.
Dit proces genereert elektron-gatparen die door het elektrisch veld worden versneld, waardoor er meer botsingen en een toename van het aantal ladingdragers optreedt, een fenomeen dat bekend staat als dragervermenigvuldiging.
Dit continue proces verhoogt de omgekeerde stroom in de diode, en dus komt de diode in doorbraaktoestand. Deze soort doorbraak staat bekend als avalanche (overstromings) doorbraak en dit effect staat bekend als het avalanche-effect.
Toepassingen
De avalanche diode wordt gebruikt voor de bescherming van het circuit. Wanneer de omgekeerde spanning toeneemt, begint de diode bij een bepaalde grens een avalanche-effect op een bepaalde spanning, en breekt de diode door als gevolg van het avalanche-effect.
Het wordt gebruikt om het circuit te beschermen tegen ongewenste spanningen.
Het wordt gebruikt in stootbeveiligingen om het circuit te beschermen tegen stootspanningen.
