Un diodo de avalancha es un dispositivo electrónico, un diodo semiconductor , un tipo de diodo zener , generalmente de silicio , cuyo funcionamiento se basa en una ruptura de avalancha reversible de la unión p-n cuando se vuelve a encender, es decir, cuando una capa semiconductora con conductividad de tipo p ( ánodo ) es negativa en relación con el voltaje de la capa n ( cátodo ) .
Una ruptura de avalancha ocurre cuando la intensidad del campo eléctrico en la unión pn es suficiente para la ionización por impacto , en la que los portadores de carga , acelerados por el campo en la unión, generan pares de electrones y huecos . A medida que aumenta el campo, aumenta el número de pares generados, lo que provoca un aumento en la corriente, por lo que el voltaje a través del diodo permanece casi constante.
En general, en los diodos zener con polarización inversa de la unión, existen dos mecanismos de averías reversibles: tunelización (Zener) y avalancha, pero su contribución depende de la resistividad de la base (a baja resistividad, la avería es de naturaleza tuneladora). , y a alta resistividad, es avalancha), que a su vez depende del material semiconductor y del tipo de conductividad de la base (por ejemplo, para germanio electrónico, la igualdad de los componentes de avalancha y túnel se observa a 1 Ohm⋅cm ) [1] , mientras que el voltaje de ruptura depende del grado de dopaje del semiconductor , cuanto más débil sea el dopaje, mayor será el voltaje de ruptura (es decir, estabilización, para diodos zener).
Una ruptura por avalancha se caracteriza por un aumento en el voltaje de estabilización con el aumento de la temperatura, mientras que para una ruptura por el mecanismo Zener , ocurre lo contrario. Con un voltaje de inicio de ruptura por debajo de 5,1 V, prevalece una ruptura de tipo Zener, arriba, prevalece una ruptura de avalancha, por lo tanto, los diodos zener con un voltaje de estabilización de 5,1 V no tienen una desviación de temperatura del voltaje de estabilización, ya que la temperatura de ruptura varía según estos dos mecanismos se compensan mutuamente.
Por lo tanto, cualquier diodo zener con un voltaje de estabilización de más de 5,1 V puede considerarse diodo de avalancha.
Utilizado en electrónica como diodos zener . También se utiliza para proteger circuitos eléctricos de sobretensiones . Los diodos de protección contra avalanchas están diseñados de tal manera que excluyen una mayor concentración (entrecruzamiento) de corriente en uno o más puntos de la unión pn, lo que provoca un sobrecalentamiento local de la estructura del semiconductor, para evitar la destrucción irreversible del diodo. Los diodos diseñados para la protección contra sobretensiones a menudo se denominan supresores .
El mecanismo de avalancha de ruptura inversa también se utiliza en fotodiodos de avalancha y generadores de ruido de diodo.
Con un aumento lento en el voltaje inverso, no es realista exceder significativamente el voltaje de estabilización. Pero a una velocidad de respuesta alta ( dU / dt > 10 12 V / s), resulta que es posible aplicar un voltaje a la estructura p + -nn + -una vez y media a dos veces mayor que la ruptura estacionaria voltaje, después de lo cual su resistencia cae bruscamente durante un tiempo de aproximadamente 100 picosegundos o menos. Tal cambio de estado ultrarrápido de no conductor a conductor es proporcionado por la formación y propagación de una onda de ionización de impacto. Sobre la base de este efecto, se ha desarrollado un dispositivo, la mayoría de las veces realizado en silicio, un afilador de avalancha de diodo ( afilador de avalancha de silicio, diodo SAS ) .
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