Snefallskjerming diode
Definisjon av lavinodiode
En lavinodiode er en type halvlederdiode som er designet for å oppleve lavinbrytning ved en angitt omvendt spenning. pn-forbindelsen i en lavinodiode er designet for å forhindre strømkonsentrasjon og resulterende varmeområder, slik at dioden ikke skades av lavinbrytningen.
Lavinbrytningen som forekommer, skyldes mindretallskarrierer som blir så kraftig akselerert at de skaper ionisering i kristallgitteret, noe som igjen produserer flere karrierer som i sin tur skaper mer ionisering. Siden lavinbrytningen er jevnt fordelt over hele forbindelsen, er brytningsvoltage nærmest konstant med endring i strøm sammenlignet med en ikke-lavinodiode.
Konstruksjonen av lavinodiode er lignende Zener-diode, og både Zener-brytning og lavinbrytning er til stede i disse diodene. Lavinodioder er optimalisert for lavinbrytningsforhold, så de viser en liten, men signifikant spenningsnedgang under brytningsforhold, imidlertid Zener-dioder holder alltid en høyere spenning enn brytningsvoltage.
Denne egenskapen gir bedre overbelastningsbeskyttelse enn en enkel Zener-diode og fungerer mer som en erstatter for gasavledningsrør. Lavinodioder har en liten positiv temperaturkoeffisient for spenning, mens dioder som baserer seg på Zener-effekten, har en negativ temperaturkoeffisient.
Den vanlige dioden tillater elektrisk strøm i én retning, altså fremover. Mens lavinodiode tillater strøm i begge retninger, altså fremover og bakover, men den er spesielt designet for å fungere under omvendt polaritet.
Arbeidsprinsipp
Lavinodiode fungerer basert på lavinbrytning, der akselererte ladningsbærere får nok energi til å ionisere andre atomer, og dermed skape en kjedereaksjon som betydelig øker strømmen.
Omvendt polaritetskonfigurasjon
Under omvendt polaritet kobles diodens N-region (katode) til batteriets positive terminal, og P-region (anode) til den negative terminalen.
Hvis en diode er lett dopet (altså impuritetskonsentrasjonen er lav), økes bredden på uttømmelsesregionen, slik at brytningsvoltage forekommer ved en svært høy spenning.
Ved en svært høy omvendt spenning blir elektriske feltet sterkt i uttømmelsesregionen, og det kommer et punkt hvor akselerasjonen av mindretallskarrierer er så stor at når de kolliderer med halvlederatomer i uttømmelsesregionen, deknapper de kovalente bindinger.
Dette prosess genererer elektron-hull-par som akselereres av elektriske felt, og forårsaker flere kollisjoner og øker antallet av ladningsbærere ytterligere – et fenomen kjent som ladningsbærermultiplikasjon.
Denne kontinuerlige prosessen øker den omvendte strømmen i dioden, og dermed kommer dioden i brytningsforhold. Denne typen brytning kalles lavin- (flodbrytning) og dette effektet er kjent som lavineffekten.
Bruk
Lavinodiode brukes for beskyttelse av kretsen. Når omvendt spenning øker opp til et visst nivå, starter dioden lavineffekten ved en spesifikk spenning, og dioden brytes ned på grunn av lavinbrytning.
Den brukes for å beskytte kretsen mot uønskede spenninger.
Den brukes i overbelastningsbeskyttelser for å beskytte kretsen mot overbelastningsvoltage.
