В электронике лавинный диод — это диод (изготовленный из кремния или другого полупроводника ), который предназначен для лавинного пробоя при заданном обратном напряжении смещения . Соединение лавинного диода предназначено для предотвращения концентрации тока и образования горячих точек, так что диод не повреждается пробоем. Лавинный пробой происходит из-за неосновных носителей, достаточно ускоренных для создания ионизации в кристаллической решетке, что приводит к образованию большего количества носителей, которые, в свою очередь, создают большую ионизацию. Поскольку лавинный пробой равномерен по всему соединению, напряжение пробоя практически постоянно при изменении тока [ требуется разъяснение ] по сравнению с нелавинным диодом. [1]
Диод Зенера демонстрирует, по-видимому, похожий эффект в дополнение к пробою Зенера . Оба эффекта присутствуют в любом таком диоде, но один обычно доминирует над другим. Лавинные диоды оптимизированы для лавинного эффекта, поэтому они демонстрируют небольшое, но значительное падение напряжения в условиях пробоя, в отличие от диодов Зенера, которые всегда поддерживают напряжение выше пробоя. [ dubious – discussion ] Эта функция обеспечивает лучшую защиту от перенапряжения, чем простой диод Зенера, и действует скорее как замена газоразрядной трубки . Лавинные диоды имеют небольшой положительный температурный коэффициент напряжения, тогда как диоды, основанные на эффекте Зенера, имеют отрицательный температурный коэффициент. [2] [ dubious – discussion ]
Напряжение после пробоя меняется незначительно с изменением тока. Это делает лавинный диод полезным в качестве типа опорного напряжения . Опорные диоды напряжения, рассчитанные более чем на 6–8 вольт, обычно являются лавинными диодами.
Распространенным применением является защита электронных схем от повреждения высокими напряжениями . Лавинный диод подключается к схеме так, чтобы он был смещен в обратном направлении. Другими словами, его катод положителен по отношению к его аноду . В этой конфигурации диод не проводит ток и не мешает работе схемы. Если напряжение превышает расчетный предел, диод переходит в лавинный пробой , в результате чего вредное напряжение отводится на землю. При использовании в таком режиме их часто называют фиксирующими диодами или подавителями переходного напряжения , поскольку они фиксируют или «фиксируют» максимальное напряжение на заданном уровне. Лавинные диоды обычно указываются для этой роли по их фиксирующему напряжению V BR и максимальному количеству переходной энергии, которое они могут поглотить, указанному 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 радиооборудовании и аппаратных генераторах случайных чисел . Например, они часто используются в качестве источника ВЧ для мостов антенных анализаторов . Лавинные диоды также могут использоваться 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 сделаны из легированного кремния и зависят от эффекта лавинного пробоя для обнаружения даже отдельных фотонов. Кремниевый лавинный фотодиод является детектором фотонов с высоким коэффициентом усиления. Они «идеальны для использования в высокоскоростных приложениях с низким уровнем освещенности». [3] Лавинный фотодиод работает с обратным напряжением смещения до сотен вольт, что немного ниже его пробивного напряжения. В этом режиме пары электрон-дырка, генерируемые падающими фотонами, забирают большое количество энергии из электрического поля, что создает больше вторичных носителей заряда. С помощью этих электронных устройств можно зарегистрировать фототок всего одного фотона.
