Avalanche diod

Avalanche Diode Definition

En avalanche diod är en typ av halvledardiod som är utformad för att uppleva avalanchebrytning vid en angiven omvänt spänning. Pn-förbindelsen i en avalanche diod är utformad för att förhindra strömkoncentration och resulterande heta punkter så att dioden inte skadas av avalanchebrytningen.

Den avalanchebrytning som inträffar beror på minoritetsbärare som accelereras tillräckligt för att skapa jonisering i kristallgalleret, vilket producerar fler bärare som i sin tur skapar mer jonisering. Eftersom avalanchebrytningen är jämn över hela förbindelsen, är brytningsvoltagen nästan konstant med ändring av ström jämfört med en icke-avalanchediod.

Konstruktionen av avalanche dioden liknar Zenerdioden, och faktiskt finns både Zenerbrytning och Avalanchebrytning i dessa dioder. Avalanche dioder är optimerade för avalanchebrytningsvillkor, så de visar en liten men betydande spänningsfall under brytningsvillkor, till skillnad från Zenerdioder som alltid behåller en högre spänning än brytningspunkten.

Denna egenskap ger bättre överspänningskydd än en enkel Zenerdiod och fungerar mer som en ersättning för gasutsläppsrör. Avalanche dioder har en liten positiv temperaturkoefficient för spänning, där dioder som litar på Zefereffekten har en negativ temperaturkoefficient.

Den normala dioden tillåter elektrisk ström i en riktning dvs. framåtriktat. Medan avalanche dioden tillåter ström i båda riktningar dvs. framåt och bakåt, men den är särskilt utformad för att fungera i omvänt polariserat tillstånd.

Arbetsprincip

Avalanchedioden fungerar enligt principen om avalanchebrytning, där accelererade laddningsbärare får tillräckligt med energi för att jonisera andra atomer, vilket skapar en kedjereaktion som signifikant ökar strömföret.

Omvänt polariserad konfiguration

I omvänt polariserat läge ansluts diodens N-region (katod) till batteriets positiva terminal, och P-regionen (anod) till den negativa terminalen.

Om en diod är lätt dopad (dvs. föroreningskoncentrationen är låg), ökar då bredden på utarmningsregionen så att brytningsvoltaget uppstår vid en mycket hög spänning.

Vid en mycket hög omvänt polariserad spänning blir det elektriska fältet starkt i utarmningsregionen, och det når en punkt där accelerationen av minoritetsbärare är så stor att när de kolliderar med halvledaratomen i utarmningsregionen, bryts de kovalenta bindningarna.

Detta process genererar elektron-hålpar som accelereras av det elektriska fältet, vilket orsakar fler kollisioner och ytterligare ökar antalet laddningsbärare - ett fenomen känt som bärarmultiplikation.

Denna kontinuerliga process ökar den omvänt polariserade strömmen i dioden, och därför kommer dioden in i brytningsläge. Denna typ av brytning kallas avalanche (flodbrytning) och detta fenomen kallas avalanche-effekt.

Tillämpningar

• Avalanchedioden används för skydd av kretsar. När omvänt polariserad spänning ökar upp till en viss gräns börjar dioden en avalancheeffekt vid en viss spänning och dioden bryts ner på grund av avalancheeffekten.

• Den används för att skydda kretsen mot oönskade spänningar.

• Den används i överspänningsskydd för att skydda kretsen från överspänningsströmmar.