A semiconductor tipo p material en contacto con un semiconductor tipo n formas materiales a unión p-n en la que se produce una región de agotamiento alrededor del plano de contacto. Se observa que la anchura de esta región de agotamiento varía en función del sesgo aplicado en los terminales de la unión p-n, es decir, un aumento de la tensión aplicada reduce la anchura de la región de agotamiento en caso de sesgo hacia adelante, mientras que aumenta la anchura de la región de agotamiento en caso de sesgo hacia atrás. Además, se observa que la amplitud de la región de agotamiento es mayor para un material ligeramente dopado en comparación con la de un material fuertemente dopado.
En la figura 1 se muestran las características I-V de dicha unión p-n tanto para el caso de los sesgos hacia adelante como hacia atrás. De la figura, está claro que la corriente a través de la semiconductor se eleva con un aumento de la magnitud de la voltaje cuando la unión p-n está sesgada hacia adelante. Además, se ve que habrá una cierta cantidad de corriente mínima que fluye a través de la unión p-n en la condición de polarización inversa. Este actual se denomina corriente de saturación inversa (IS) y se debe a los portadores de carga minoritarios en el dispositivo semiconductor.
Además, yo…S se observa que es casi independiente del voltaje aplicado en su etapa inicial. Sin embargo, después de llegar a un punto concreto, la unión se rompe, lo que provoca un fuerte flujo de corriente inversa a través del dispositivo. Esto se debe a que, a medida que la magnitud del voltaje inverso aumenta, la energía cinética de los portadores de carga minoritarios también aumenta. Estos electrones de movimiento rápido chocan con los otros átomos en el dispositivo para eliminar algunos electrones más de ellos.
Los electrones así liberados liberan muchos más electrones de los átomos por rompiendo los bonos covalentes. Este proceso se denomina multiplicación de portadores y conduce a un considerable aumento del flujo de corriente a través de la unión p-n. El fenómeno asociado se llama Desglose de Avalanchas (que se muestra en color rojo en la figura) y el voltaje correspondiente es el voltaje de ruptura de avalancha (VBR), que es un fenómeno central para el principio de funcionamiento de diodos de avalancha.
La eficiencia de la descomposición de las avalanchas puede expresarse en términos de un factor de multiplicación, M dado por
Aquí, V y VBR representan el voltaje aplicado y el voltaje de ruptura, respectivamente.
Descomposición de la avalancha ocurre en uniones p-n ligeramente dopadas cuando el voltaje inverso aumenta más allá de 5 V. Además, es difícil controlar este fenómeno ya que el número de portadores de carga generados no puede ser controlado directamente. Además, el voltaje de ruptura de avalanchas tiene un coeficiente de temperatura positivo, lo que significa que el Descomposición de la avalancha el voltaje aumenta con el incremento de la temperatura de la unión.
