Lawinški diod

Definicija lavinske diode

Lavinska dioda je vrsta polprevodniške diode, zasnovana, da doživi lavinski prelom pri določenem obratnem napetostnem nihanju. Pn prehod lavinske diode je zasnovan tako, da prepreči koncentracijo toka in nastanek vročih točk, tako da dioda ne ostane poškodovana zaradi lavinskega preloma.

Lavinski prelom, ki se zgodi, je posledica manjšine nosilcev, ki so dovolj pospešeni, da ustvarijo jonizacijo v kristalni mreži, kar proizvede več nosilcev, ki na svoji strani ustvarijo še večjo jonizacijo. Ker je lavinski prelom enakomeren čez celoten prehod, je prelomna napetost skoraj konstantna pri spreminjanju toka v primerjavi s nenavadenim prelomom diode.

Konstrukcija lavinske diode je podobna Zenerjevi diodi, in res prav, obeh tipov prelomov, Zenerjevega in lavinskega, je prisotno v teh diodah. Lavinske diode so optimizirane za pogoje lavinskega preloma, zato pri prelomnih pogoji kažejo majhen, a pomemben padec napetosti, različno od Zenerjevih diod, ki vedno ohranjajo napetost višjo od prelomne.

Ta značilnost zagotavlja boljšo zaščito pred prepadom kot preprosta Zenerjeva dioda in deluje bolj kot nadomestilo za plinsko izpustno cev. Lavinske diode imajo majhen pozitiven temperaturni koeficient napetosti, medtem ko diode, ki se zanašajo na Zenerjev učinek, imajo negativni temperaturni koeficient.

Običajna dioda omogoča električni tok v eni smeri, to je v naprej. Lavinska dioda pa omogoča tok v obeh smerih, to je v naprej in nazaj, toda je posebno zasnovana za delovanje v obratnem napetostnem nihanju.

Načelo delovanja

Lavinska dioda deluje na načelu lavinskega preloma, kjer pospešeni naboji pridobijo dovolj energije, da jonizirajo druge atome, s tem ustvarjajo verigo reakcij, ki značilno poveča pretok toka.

Konfiguracija obratnega napetostnega nihanja

V obratnem napetostnem nihanju se N-regija (katoda) diode poveže z pozitivnim terminalom baterije, P-regija (anoda) pa z negativnim terminalom.

Če je dioda slabo dopirana (to je, koncentracija impurik je manjša), potem se poveča širina izčrpljenega območja, zato prelomna napetost nastane pri zelo visoki napetosti.

Pri zelo visoki obratni napetosti postane električno polje močno v izčrpljenem območju, dosežena je točka, kjer je pospeševanje manjših nosilcev tako veliko, da, ko stuknejo z atomi polprevodnika v izčrpljenem območju, razbijajo kovalentne vezave.

Ta proces generira parove elektron-loperta, ki so pospešeni z električnim poljem, s tem povzročajo več stukov in še bolj povečajo število nabojnih nosilcev – pojav, znan kot množenje nosilcev.

Ta zvezni proces poveča obratni tok v diodi, zato dioda pride v stanje preloma. Ta vrsta preloma se imenuje lavinski (poplavni) prelom in ta učinek se imenuje lavinski učinek.

Uporaba

• Lavinska dioda se uporablja za zaščito krmarice. Ko se poveča obratna napetost, do določene meje dioda začne lavinski učinek na določeni napetosti in dioda prelomi zaradi lavinskega učinka.

• Uporabljata se za zaščito krmarice pred nezaželenimi napetostmi.

• Uporabljata se v zaščitnikih proti prepadu za zaščito krmarice pred prepadnimi napetostmi.