¿Qué es un Diodo de Avalancha?
Un diodo de avalancha es un tipo de semiconductor que está diseñado para experimentar Desglose de la avalancha a un voltaje de polarización inversa especificado. El unión pn de un diodo de avalancha está diseñado para evitar la concentración de corriente y los puntos calientes resultantes, de modo que el diodo no está dañado por la ruptura de la avalancha.
La ruptura de la avalancha que se produce se debe a que los portadores minoritarios se aceleran lo suficiente como para crear ionización en la red cristalina, produciendo más portadores que a su vez crean más ionización. Debido a que la ruptura por avalancha es uniforme en toda la unión, el voltaje de ruptura es casi constante con una corriente cambiante cuando se compara con un diodo sin avalancha.
La construcción del diodo de avalancha es similar a la Diodo Zenery, de hecho, ambos Descomposición de Zener y la descomposición de la avalancha están presentes en estos diodos. Los diodos de avalancha están optimizados para las condiciones de ruptura de avalanchas, por lo que muestran una pequeña pero significativa caída de voltaje en condiciones de ruptura, a diferencia de los diodos Zener que siempre mantienen un voltaje más alto que el de ruptura.
Esta característica proporciona una mejor protección contra sobrecargas de tensión que un simple diodo Zener y actúa más como un reemplazo del tubo de descarga de gas. Los diodos de avalancha tienen un pequeño coeficiente de temperatura positivo de voltaje, mientras que los diodos que dependen del efecto Zener tienen un coeficiente de temperatura negativo.
El diodo normal permite una corriente eléctrica en una dirección, es decir, hacia adelante. Mientras que el diodo de avalancha permite la corriente en ambas direcciones, es decir, hacia adelante y hacia atrás, pero está especialmente diseñado para trabajar en condiciones de polarización inversa.
¿Qué es la condición de sesgo inverso en el diodo?
Cuando se conecta un terminal positivo de una batería a la región N (cátodo) y un terminal negativo a la región P (ánodo), se dice que la unión está sesgada al revés.
Ahora bien, si un diodo está ligeramente dopado (es decir. concentración de impurezas es menor), entonces el ancho de la región de agotamiento se incrementa de manera que el voltaje de ruptura se produce a un nivel muy alto voltaje.
A un voltaje de polarización inversa muy alto, el campo eléctrico se hace fuerte en la región de agotamiento y se alcanza un punto en el que la aceleración de los portadores minoritarios es tal que, cuando chocan con los átomos semiconductores en la región de agotamiento, rompen los enlaces covalentes.
Así que se generan pares de agujeros de electrones. Los nuevos pares electrón-agujero generados también son acelerados por el campo eléctrico lo que da lugar a más colisiones y a una mayor producción de portadores de carga y se produce una multiplicación de portadores.
Este proceso continuo aumenta lo contrario actual en el diodo, y por lo tanto el diodo entra en estado de avería. Este tipo de avería se conoce como avería de avalancha (inundación) y este efecto se conoce como el efecto de avalancha.
¿Qué es la región de agotamiento en el diodo?
La región de agotamiento es una región aislante en la que el flujo de portadores de carga se reduce. Los electrones libres del lado N del diodo de unión P-N se difunden en el lado P donde se recombinan con los agujeros y los átomos se cargan negativamente. Se llama iones inmóviles negativos. De manera similar, los agujeros del lado P se difunden en el lado N donde se recombinan con los electrones libres y los átomos se cargan positivamente. Se llama iones inmóviles positivos.
La recombinación de electrones y agujeros decae exponencialmente con el tiempo y por lo tanto existe una pared cerca de la unión con iones inmóviles negativos en el lado p y iones inmóviles positivos en el lado n. Debido a este proceso de recombinación, se forma una capa de agotamiento a ambos lados de la unión.
Esta capa sólo contiene iones inmóviles y tienen polaridad opuesta en la unión. Esta capa no contiene ningún portador gratuito por lo que se conoce como región de agotamiento, capa de agotamiento o región aislante.
¿Qué son los iones inmóviles y los iones móviles?
Los iones inmóviles son iones fijos de átomos de impureza y no pueden moverse. Los iones móviles son iones libres y portadores de cargas eléctricas.
¿Qué es un Bono Covalente?
El intercambio de un electrón entre dos átomos forma los enlaces covalentes.
El enlace covalente es aquel en el que los electrones se comparten por igual entre los átomos enlazados. Los electrones que rodean cada átomo en un semiconductor se deben a un enlace covalente.
Por ejemplo, el silicio y el germanio están puramente covalentemente unidos porque los electrones se comparten por igual.
Aplicaciones del diodo de avalancha
Algunas de las aplicaciones de un Diodo de Avalancha incluyen:
- El diodo de Avalancha se utiliza para la protección del circuito. Cuando el voltaje de polarización inversa aumenta, entonces hasta cierto límite de diodo comienza un efecto de avalancha en un voltaje particular y la ruptura del diodo debido al efecto de avalancha.
- Se utiliza para proteger el circuito contra voltajes no deseados.
- Se usa en los protectores de sobretensión para proteger el circuito de la sobretensión.
Símbolo del Diodo de la Avalancha
El símbolo del diodo de Avalancha es el mismo que el del diodo Zener.
Diferencia entre la avería de Zener y la avería de la avalancha
La diferencia entre el desglose de Zener y el desglose de avalanchas se ha resumido en el cuadro siguiente:
| Sr. no. | Desglose de Zener | Desglose de Avalanchas |
| 1 | La descomposición del Zener se produce en un una unión P-N fuertemente dopada diodo. |
La ruptura de avalanchas ocurre en un un diodo de unión P-N ligeramente dopado. |
| 2 | Zener tiene una más estrecha (delgada) región de agotamiento. |
La avalancha tiene una región de agotamiento más amplia (gruesa). |
| 3 | El campo eléctrico establecido a través de la región de agotamiento es más fuerte. | El campo eléctrico establecido a través de la región de agotamiento es más débil. |
| 4. | La ruptura ocurre debido a la ruptura de los enlaces covalentes por el fuerte campo eléctrico a través de la unión. | La ruptura se produce por la colisión de portadores de carga acelerada con los átomos adyacentes y por la multiplicación de portadores. |
| 5 | La ruptura se produce en un un voltaje de avería de menos de 4 V. |
La avería se produce con un voltaje de avería de más de 6 V. |
| 6. | El voltaje de ruptura disminuye a medida que la temperatura de la unión aumenta. | El voltaje de ruptura aumenta a medida que la temperatura de la unión aumenta. |
| 7. | El coeficiente de temperatura es negativo. | El coeficiente de temperatura es positivo. |
I-V Característica del Diodo de Avalancha
Las características I-V son la variación de la corriente para el voltaje aplicado. La figura de arriba muestra la combinación características de la descomposición del Zener (Diodo Zener) y la avería de Avalanche.
Se observa que ambas averías se producen cuando un diodo se encuentra en condición de sesgo inverso.
La avería de Zener se produce a un voltaje de avería de menos de 4 V que se denota como Vz y la avería de avalancha se produce a un voltaje de avería de más de 6 V que se denota como VBR.
¿Qué es el voltaje de ruptura de avalanchas?
Cuando aumentamos la voltaje de polarización inversa a través de una unión P-N, la corriente de saturación inversa se mantiene constante hasta cierto punto. Si se aumenta más este voltaje de polarización inversa, se romperá la unión, es decir, la avería eléctrica y la corriente inversa se eleva bruscamente hasta un valor alto.
Este valor crítico del voltaje de polarización inversa en el que la corriente inversa se eleva inesperadamente y se produce una ruptura de avalancha se conoce como el voltaje de ruptura de avalancha. Típicamente, las averías por avalancha ocurren con un voltaje de avería de más de 6 V.
¿Es reversible la ruptura de una avalancha?
La descomposición de la avalancha no es reversible mientras que la de Zener sí lo es.
La ruptura de avalanchas se produce por la colisión de portadores de carga acelerada con los átomos adyacentes y por la multiplicación de portadores. Sin embargo, la Descomposición de Zener ocurre debido a la ruptura de los enlaces covalentes por el fuerte campo eléctrico a través de la unión. Esto significa que en la ruptura de Zener la potencia nominal del diodo no aumenta.
La ruptura de la avalancha puede ser reversible si ponemos una resistencia en serie en un diodo.
¿Cómo es que la avería de Zener es reversible y la avería de avalancha no es reversible?
Si una unión P-N está en condición de avería Zener y si ahora reducimos el voltaje externo de polarización inversa, la unión P-N no está dañada y vuelve a su estado inicial. Sin embargo, si una unión P-N está en condiciones de avería por avalancha y si reducimos el voltaje de polarización inversa, la unión P-N no puede volver a su estado inicial. Significa que en condiciones de avería por avalancha la unión P-N está permanentemente dañada.
