ไดโอด์อวาลันช์

นิยามไดโอดไฟฟ้าเอวัลเช

ไดโอดไฟฟ้าเอวัลเชเป็นประเภทหนึ่งของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ที่ออกแบบมาให้เกิดการแตกตัวแบบเอวัลเชที่แรงดันย้อนกลับที่ระบุไว้ การออกแบบจุดต่อ pn ของไดโอดเอวัลเชถูกสร้างขึ้นเพื่อป้องกันการสะสมกระแสและจุดร้อนที่เกิดขึ้น เพื่อให้ไดโอดไม่เสียหายจากการแตกตัวแบบเอวัลเช

การแตกตัวแบบเอวัลเชที่เกิดขึ้นเนื่องจากพาหะประจุชนิดน้อยที่เร่งความเร็วเพียงพอที่จะสร้างการไอออนีเซชันในโครงสร้างผลึก ทำให้เกิดพาหะประจุเพิ่มขึ้นซึ่งทำให้เกิดการไอออนีเซชันเพิ่มขึ้นอีก ด้วยเหตุที่การแตกตัวแบบเอวัลเชกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งจุดต่อ แรงดันที่เกิดจากการแตกตัวจึงคงที่เกือบตลอดเวลาเมื่อเทียบกับไดโอดที่ไม่ใช่เอวัลเช

การสร้างไดโอดเอวัลเชคล้ายคลึงกับไดโอดแซนเนอร์ และทั้งสองมีทั้งการแตกตัวแบบแซนเนอร์และการแตกตัวแบบเอวัลเช ไดโอดเอวัลเชถูกปรับแต่งให้เหมาะสมกับสภาพการแตกตัวแบบเอวัลเช ดังนั้นจึงมีแรงดันลดลงเล็กน้อยแต่มีความสำคัญภายใต้สภาวะการแตกตัว ต่างจากไดโอดแซนเนอร์ที่รักษาแรงดันไว้สูงกว่าแรงดันที่เกิดการแตกตัว

คุณสมบัตินี้ให้การป้องกันแรงดันเกินที่ดีกว่าไดโอดแซนเนอร์ธรรมดาและทำงานเหมือนการทดแทนหลอดปล่อยแก๊ส ไดโอดเอวัลเชมีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกเล็กน้อยสำหรับแรงดัน ในขณะที่ไดโอดที่พึ่งพาการแตกตัวแบบแซนเนอร์มีสัมประสิทธิ์อุณหภูมิลบ

ไดโอดปกติอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว คือทิศทางไปข้างหน้า ในขณะที่ไดโอดเอวัลเชอนุญาตให้กระแสไหลได้ทั้งสองทิศทาง คือทิศทางไปข้างหน้าและทิศทางย้อนกลับ แต่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อทำงานภายใต้สภาวะแรงดันย้อนกลับ

หลักการทำงาน

ไดโอดเอวัลเชทำงานบนหลักการของการแตกตัวแบบเอวัลเช โดยพาหะประจุที่เร่งความเร็วได้รับพลังงานเพียงพอที่จะทำให้อะตอมอื่น ๆ ไอออนีเซชัน ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เพิ่มกระแสไฟฟ้าอย่างมาก

การกำหนดค่าแรงดันย้อนกลับ

ในการกำหนดค่าแรงดันย้อนกลับ ภูมิภาค N (แคโทด) ของไดโอดเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ และภูมิภาค P (แอนโอด) เชื่อมต่อกับขั้วลบ

หากไดโอดถูกเจือสารเบา (คือ มีความเข้มข้นของ примеси низкая), ширина запрещенной зоны увеличивается, и разрушение происходит при очень высоком напряжении.

ที่แรงดันย้อนกลับสูงมาก สนามไฟฟ้าจะมีความแข็งแกร่งในเขตการขาดแคลน และจุดหนึ่งที่การเร่งความเร็วของพาหะประจุชนิดน้อยเพียงพอที่ เมื่อพวกเขาชนกับอะตอมของสารกึ่งตัวนำในเขตการขาดแคลน จะทำให้พันธะโคเวเลนต์แตก

กระบวนการนี้สร้างคู่อิเล็กตรอน-หลุมที่ถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้า ทำให้เกิดการชนเพิ่มขึ้นและเพิ่มจำนวนพาหะประจุอย่างต่อเนื่อง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการคูณพาหะประจุ

กระบวนการต่อเนื่องนี้เพิ่มกระแสย้อนกลับในไดโอด และทำให้ไดโอดเข้าสู่สภาพการแตกตัว ประเภทของการแตกตัวนี้เรียกว่าการแตกตัวแบบเอวัลเช และผลนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์เอวัลเช

การใช้งาน

• ไดโอดเอวัลเชใช้สำหรับการป้องกันวงจร เมื่อแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้นจนถึงระดับหนึ่ง ไดโอดจะเริ่มเกิดเอฟเฟกต์เอวัลเชที่แรงดันเฉพาะ และไดโอดแตกตัวเนื่องจากเอฟเฟกต์เอวัลเช

• ใช้เพื่อป้องกันวงจรจากการเกิดแรงดันที่ไม่ต้องการ

• ใช้ในอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินเพื่อป้องกันวงจรจากแรงดันเกิน