Лавинний діод

Визначення лавинного діода

Лавинний діод — це тип напівпровідникового діода, який розроблений для того, щоб він переживав лавинне зламання при певному оберненому напругу. pn-перехід лавинного діода спроектований таким чином, щоб запобігати концентрації струму та виникненню гарячих точок, завдяки чому діод не пошкоджується через лавинне зламання.

Лавинне зламання, яке відбувається, пов'язане з тим, що меншинні носії заряду прискорюються настільки, що вони створюють іонізацію в кристалічній ґратці, що призводить до появи більше носіїв заряду, які, у свою чергу, створюють ще більше іонізації. Оскільки лавинне зламання є однорідним по всьому переходу, напруга зламання майже постійна при зміні струму, порівняно з нелавинним діодом.

Конструкція лавинного діода схожа на конструкцію діода Зенера, і справді, як лавинне, так і зенерівське зламання присутні в цих діодах. Лавинні діоди оптимізовані для умов лавинного зламання, тому вони демонструють невеликий, але значущий падіння напруги при умовах зламання, на відміну від діодів Зенера, які завжди підтримують напругу, вищу за напругу зламання.

Ця особливість забезпечує кращу захист від випадкових перенапруг, ніж простий діод Зенера, і вони функціонують більш як заміна газорозрядних трубок. Лавинні діоди мають невеликий позитивний температурний коефіцієнт напруги, тоді як діоди, що спираються на ефект Зенера, мають негативний температурний коефіцієнт.

Звичайний діод дозволяє проходження електричного струму в одному напрямку, тобто в прямому напрямку. Натомість, лавинний діод дозволяє проходження струму в обох напрямках, тобто в прямому та оберненому, але він спеціально розроблений для роботи в умовах оберненої полярності.

Принцип роботи

Лавинний діод працює на основі лавинного зламання, де прискорені носії заряду набувають достатньо енергії, щоб іонізувати інші атоми, що призводить до ланцюгової реакції, яка значно збільшує потік струму.

Конфігурація оберненої полярності

При оберненій полярності, N-регіон діода (катод) підключається до додатного контакту джерела живлення, а P-регіон (анод) — до від'ємного контакту.

Якщо діод слабко легований (тобто концентрація домішок невелика), то ширина регіону деплетації збільшується, і напруга зламання відбувається при дуже високій напрузі.

При дуже високій оберненій напрузі, електричне поле у регіоні деплетації стає дуже сильним, і досягається точка, де прискорення меншинних носіїв заряду настільки велике, що при їх зіткненні з атомами напівпровідника в регіоні деплетації, вони розривають ковалентні зв'язки.

Цей процес створює пари електрон-дірка, які прискорюються електричним полем, що призводить до більшої кількості зіткнень і подальшого збільшення кількості носіїв заряду — явище, відоме як множення носіїв.

Цей неперервний процес збільшує обернений струм в діоді, і, отже, діод переходить в стан зламання. Цей вид зламання відомий як лавинне (потопне) зламання, а цей ефект відомий як лавинний ефект.

Застосування

• Лавинний діод використовується для захисту схеми. Коли обернена напруга збільшується до певного межі, діод починає лавинний ефект при певній напрузі, і діод зламується через лавинний ефект.

• Він використовується для захисту схеми від небажаних напруг.

• Він використовується в захисних пристроях від стрибків напруги для захисту схеми від стрибків напруги.