Diodo de avalanche
Definição de Diodo Avalanche
Um diodo avalanche é um tipo de diodo semicondutor projetado para experimentar uma quebra por avalanche em uma tensão de polarização inversa especificada. A junção pn de um diodo avalanche é projetada para evitar a concentração de corrente e os pontos quentes resultantes, de modo que o diodo não seja danificado pela quebra por avalanche.
A quebra por avalanche que ocorre é devida aos portadores minoritários acelerados o suficiente para criar ionização na rede cristalina, produzindo mais portadores que, por sua vez, criam mais ionização. Como a quebra por avalanche é uniforme em toda a junção, a tensão de quebra é quase constante com a mudança de corrente, quando comparada a um diodo não-avalanche.
A construção do diodo avalanche é semelhante à do diodo Zener, e, de fato, tanto a quebra Zener quanto a quebra por avalanche estão presentes nesses diodos. Os diodos avalanche são otimizados para condições de quebra por avalanche, de modo que exibem uma queda de tensão pequena, mas significativa, sob condições de quebra, ao contrário dos diodos Zener, que sempre mantêm uma tensão maior que a de quebra.
Essa característica fornece uma melhor proteção contra surtos do que um simples diodo Zener e age mais como um substituto de tubo de descarga de gás. Os diodos avalanche têm um coeficiente de temperatura positivo de tensão pequeno, enquanto os diodos que dependem do efeito Zener têm um coeficiente de temperatura negativo.
O diodo normal permite a passagem de corrente em uma direção, ou seja, na direção forward. Enquanto isso, o diodo avalanche permite a passagem de corrente em ambas as direções, ou seja, na direção forward e reverse, mas é especialmente projetado para funcionar em condição de polarização inversa.
Princípio de Funcionamento
O diodo avalanche opera no princípio da quebra por avalanche, onde os portadores de carga acelerados ganham energia suficiente para ionizar outros átomos, criando assim uma reação em cadeia que aumenta significativamente o fluxo de corrente.
Configuração de Polarização Inversa
Em polarização inversa, a região N (catodo) do diodo se conecta ao terminal positivo da bateria, e a região P (ânodo) ao terminal negativo.
Se um diodo for levemente dopado (ou seja, a concentração de impurezas for menor), a largura da região de depleção aumenta, e a tensão de quebra ocorre em uma tensão muito alta.
Em uma tensão de polarização inversa muito alta, o campo elétrico torna-se forte na região de depleção, e chega a um ponto onde a aceleração dos portadores minoritários é tão grande que, quando colidem com os átomos do semicondutor na região de depleção, quebram os laços covalentes.
Esse processo gera pares elétron-buraco que são acelerados pelo campo elétrico, causando mais colisões e aumentando ainda mais o número de portadores de carga — um fenômeno conhecido como multiplicação de portadores.
Esse processo contínuo aumenta a corrente inversa no diodo, e, portanto, o diodo entra em condição de quebra. Esse tipo de quebra é conhecido como quebra por avalanche (inundação) e esse efeito é conhecido como efeito avalanche.
Aplicações
O diodo avalanche é usado para a proteção do circuito. Quando a tensão de polarização inversa aumenta até certo limite, o diodo inicia o efeito avalanche em uma tensão específica, e o diodo entra em quebra devido ao efeito avalanche.
É usado para proteger o circuito contra tensões indesejadas.
É usado em protetores contra surtos para proteger o circuito de tensões de surto.
