Lawinasti dioda

Definicija lavinske diode

Lavinska dioda je vrsta polovodničke diode dizajnirana da doživi lavinski raspad na određenoj obrnutoj naponskoj razlici. Pn prelom lavinske diode je dizajniran kako bi se sprečila koncentracija struje i rezultujući točkovi visoke temperature, tako da dioda ne bude oštećena lavinskim raspadom.

Lavinski raspad koji se dešava je posledica manjinskog nosioca, koji je dovoljno ubrzan da stvori jonizaciju u kristalnoj mreži, proizvodeći više nosača koji, na svoju vezu, stvaraju još veću jonizaciju. Budući da je lavinski raspad uniforman kroz celu prelomnu površinu, naponski raspad je gotovo konstantan uz promenu struje u poređenju sa diodom bez lavinskog rasпада.

Konstrukcija lavinske diode je slična Zenrovoj diodi, i zaista su oba tipa raspadа prisutna u ovim diodama. Lavinske diode su optimizovane za uslove lavinskog rasпада, tako da prikazuju mali ali značajan pad napona pod uslovima rasпада, u suprotnosti sa Zenrovim diodama koje uvek održavaju napon veći od rasпада.

Ova osobina pruža bolju zaštitu od prenapona u odnosu na jednostavnu Zenrovu diodu i ponaša se više kao zamena za plinsku otpornicu. Lavinske diode imaju mali pozitivan temperaturni koeficijent napona, dok diode koje se oslanjaju na Zenrov efekat imaju negativan temperaturni koeficijent.

Normalna dioda dozvoljava električnu struju u jednom smeru, tj. unapred. S druge strane, lavinska dioda dozvoljava struju u oba smera, tj. unapred i unazad, ali je posebno dizajnirana da radi u uslovima obrnutog polarisanja.

Princip rada

Lavinska dioda funkcioniše na principu lavinskog rasпада, gde ubrzani nosači naboji dobijaju dovoljno energije da jonizuju druge atome, stvarajući lančanu reakciju koja značajno povećava protok struje.

Konfiguracija obrnutog polarisanja

U obrnutom polarisanju, N-regija (katoda) diode povezuje se sa pozitivnim terminalom baterije, a P-regija (anoda) sa negativnim terminalom.

Ako je dioda blago dopirana (tj. koncentracija impureza je mala), širina regiona iscrpljenja se povećava, tako da se raspadni napon javlja na veoma visokom naponu.

Na veoma visokom obrnutom naponskom razliku, električno polje postaje jako u regionu iscrpljenja, i dostiže se tačka gde je ubrzanje manjinskog nosača toliko veliko da, kada se sudare sa atomskim poluprovodnicima u regionu iscrpljenja, prekidaju kovalentne veze.

Ovaj proces generiše parove elektron-dira koji se ubrzavaju električnim poljem, uzrokujući još sudara i dalje povećavajući broj nosača naboa - fenomen poznat kao množenje nosača.

Ovaj neprekidni proces povećava obrnuti tok struje u diodi, te dioda dolazi u stanje rasпада. Ovaj tip rasпада je poznat kao lavinski (poplavninski) rasпад, a ovaj efekat je poznat kao lavinski efekat.

Primene

• Lavinska dioda se koristi za zaštitu kruga. Kada se obrnuti napon povećava do određene granice, dioda započinje lavinski efekat na određenom naponu i dioda se raspada zbog lavinskog efekta.

• Koristi se za zaštitu kruga od neželjenih napona.

• Koristi se u zaštitnim uređajima od prenapona kako bi se zaštitio krug od prekomernog napona.