В электронике лавинный диод — это диод (сделанный из кремния или другого полупроводника ), который предназначен для возникновения лавинного пробоя при заданном напряжении обратного смещения . Соединение лавинного диода спроектировано таким образом, чтобы предотвратить концентрацию тока и появление горячих точек, чтобы диод не повредился при пробое. Лавинный пробой происходит из-за того, что неосновные носители ускоряются достаточно, чтобы создать ионизацию в кристаллической решетке, создавая больше носителей, которые, в свою очередь, создают большую ионизацию. Поскольку лавинный пробой однороден по всему переходу, напряжение пробоя почти постоянно при изменении тока [ необходимы пояснения ] по сравнению с нелавинным диодом. [1]
Стабилитрон , помимо стабилитронного пробоя, демонстрирует, по-видимому, аналогичный эффект . Оба эффекта присутствуют в любом таком диоде, но обычно один доминирует над другим. Лавинные диоды оптимизированы для лавинного эффекта, поэтому они демонстрируют небольшое, но значительное падение напряжения в условиях пробоя, в отличие от стабилитронов, которые всегда поддерживают напряжение выше пробоя. [ сомнительно ] Эта функция обеспечивает лучшую защиту от перенапряжения, чем простой стабилитрон, и действует больше как замена газоразрядной трубки . Лавинные диоды имеют небольшой положительный температурный коэффициент по напряжению, тогда как диоды, основанные на эффекте Зенера, имеют отрицательный температурный коэффициент. [2] [ сомнительно ]
Напряжение после пробоя меняется незначительно с изменением тока. Это делает лавинный диод полезным в качестве источника опорного напряжения . Диоды опорного напряжения с номиналом более 6–8 В обычно являются лавинными диодами.
Обычное применение — защита электронных схем от повреждения высоким напряжением . Лавинный диод включен в схему так, что он имеет обратное смещение. Другими словами, его катод положителен по отношению к аноду . В этой конфигурации диод не проводит ток и не мешает цепи. Если напряжение превышает расчетный предел, диод переходит в лавинный пробой , в результате чего вредное напряжение уходит на землю. При таком использовании их часто называют фиксирующими диодами или ограничителями переходного напряжения, поскольку они фиксируют или «фиксируют» максимальное напряжение на заранее определенном уровне. Для этой роли лавинные диоды обычно определяются по их фиксирующему напряжению V BR и максимальному количеству переходной энергии, которую они могут поглотить, определяемой либо энергией (в джоулях ), либо . Лавинный пробой не является разрушительным, пока диод не перегревается.
Лавинные диоды генерируют радиочастотный шум. Они обычно используются в качестве источников шума в радиоаппаратуре и аппаратных генераторах случайных чисел . Например, их часто используют в качестве источника РЧ для мостов антенных анализаторов . Лавинные диоды также можно использовать в качестве генераторов белого шума .
Если поместить лавинные диоды в резонансный контур, они могут действовать как устройства с отрицательным сопротивлением . Диод IMPATT — это лавинный диод, оптимизированный для генерации частоты.
Они изготовлены из легированного кремния и используют эффект лавинного пробоя для обнаружения даже одиночных фотонов. Кремниевый лавинный фотодиод представляет собой детектор фотонов с высоким коэффициентом усиления. Они «идеальны для использования в высокоскоростных приложениях с низким уровнем освещенности». [3] Лавинный фотодиод работает при напряжении обратного смещения до сотен вольт, что немного ниже его напряжения пробоя. В этом режиме электрон-дырочные пары, генерируемые падающими фотонами, забирают большое количество энергии у электрического поля, что создает больше вторичных носителей заряда. С помощью этих электронных устройств можно зарегистрировать фототок всего лишь одного фотона.
