Diodo de avalancha - Avalanche diode
| Tipo | Pasivo |
|---|---|
| Principio de funcionamiento | Desglose por avalancha |
En electrónica, un diodo de avalancha es un diodo (hecho de silicio u otro semiconductor ) que está diseñado para experimentar una ruptura de avalancha a un voltaje de polarización inverso especificado . La unión de un diodo de avalancha está diseñada para evitar la concentración de corriente y los puntos calientes resultantes, de modo que el diodo no se dañe por la avería. La ruptura de la avalancha se debe a que los portadores minoritarios se aceleraron 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 de la avalancha es uniforme en toda la unión, el voltaje de ruptura es casi constante con la corriente cambiante en comparación con un diodo sin avalancha.
El diodo Zener exhibe un efecto aparentemente similar además de la ruptura Zener . Ambos efectos están presentes en cualquiera de estos diodos, pero uno suele dominar al otro. Los diodos de avalancha están optimizados para el efecto de avalancha, por lo que exhiben una caída de voltaje pequeña pero significativa en condiciones de falla, a diferencia de los diodos Zener que siempre mantienen un voltaje más alto que la ruptura. Esta característica proporciona una mejor protección contra sobretensiones 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, donde los diodos que dependen del efecto Zener tienen un coeficiente de temperatura negativo.
Usos
Referencia de voltaje
El voltaje después de la ruptura varía solo ligeramente con los cambios de corriente. Esto hace que el diodo de avalancha sea útil como un tipo de referencia de voltaje . Los diodos de referencia de voltaje con una clasificación de más de aproximadamente 6–8 voltios son generalmente diodos de avalancha.
Proteccion
Una aplicación común es proteger circuitos electrónicos contra altos voltajes dañinos . El diodo de avalancha está conectado al circuito para que tenga polarización inversa. En otras palabras, su cátodo es positivo con respecto a su ánodo . En esta configuración, el diodo no es conductor y no interfiere con el circuito. Si el voltaje aumenta más allá del límite de diseño, el diodo se descompone por avalancha , lo que hace que el voltaje dañino sea conducido a tierra. Cuando se usan de esta manera, a menudo se les llama diodos de sujeción o supresores de voltaje transitorio porque fijan o "sujetan" el voltaje máximo a un nivel predeterminado. Los diodos de avalancha normalmente se especifican para esta función por su voltaje de sujeción V BR y la cantidad máxima de energía transitoria que pueden absorber, especificada por energía (en julios ) o . La avería por avalancha no es destructiva siempre que se evite el sobrecalentamiento del diodo.
Generación de ruido de radiofrecuencia
Los diodos de avalancha generan ruido de radiofrecuencia . Se utilizan comúnmente como fuentes de ruido en equipos de radio y generadores de números aleatorios de hardware . Por ejemplo, a menudo se utilizan como fuente de RF para puentes de analizadores de antenas . Los diodos de avalancha también se pueden utilizar como generadores de ruido blanco .
Generación de frecuencia de microondas
Si se colocan en un circuito resonante, los diodos de avalancha pueden actuar como dispositivos de resistencia negativa . El diodo IMPATT es un diodo de avalancha optimizado para la generación de frecuencia.
Detector de avalanchas de fotón único
Estos están hechos de silicio dopado y dependen del efecto de descomposición de la avalancha para detectar incluso fotones individuales. El fotodiodo de avalancha de silicio es un detector de fotones de alta ganancia. Son "... ideales para su uso en aplicaciones de alta velocidad y bajo nivel de luz". El fotodiodo de avalancha funciona con un voltaje de polarización inversa de hasta cientos de voltios, ligeramente por debajo de su voltaje de ruptura. En este régimen, los pares de huecos de electrones generados por los fotones incidentes toman una gran cantidad de energía del campo eléctrico, lo que crea más portadores de carga secundarios. La fotocorriente de un solo fotón se puede registrar con estos dispositivos electrónicos.