驴Qu茅 es Avalanche Breakdown?

Avalanche Breakdown es el proceso de multiplicaci贸n de portadores de corriente debido a la colisi贸n de portadores minoritarios generados t茅rmicamente con iones de cristal en un diodo de uni贸n pn de polarizaci贸n inversa ligeramente dopado. Se produce una avalancha de portadores de corriente en muy poco tiempo debido a esta ruptura del diodo de uni贸n pn. Los huecos en el lado n y los electrones en el lado p son portadores minoritarios. Los portadores de corriente en el diodo de uni贸n pn son huecos y electrones.

Un diodo de uni贸n pn con polarizaci贸n inversa es aquel cuyo lado n est谩 conectado al terminal positivo de la bater铆a, mientras que el lado p est谩 conectado al terminal negativo de la bater铆a. Con un aumento en el voltaje de polarizaci贸n inversa, aumenta el campo el茅ctrico a trav茅s de la uni贸n. A un cierto valor de voltaje de polarizaci贸n inversa, el campo el茅ctrico imparte suficiente energ铆a a los portadores minoritarios generados t茅rmicamente (los huecos en el lado n y los electrones en el lado p son portadores minoritarios) presentes en el lado p y el lado n.

Debido a esta energ铆a impartida, estos portadores se aceleran a trav茅s de la uni贸n pn y alcanzan suficiente energ铆a cin茅tica. Estos portadores cuando chocan con los iones de cristal semiconductor en su camino, rompen el enlace covalente para producir un nuevo par de huecos de electrones. Estos pares de huecos de electrones reci茅n nacidos pueden volver a ser acelerados por el campo el茅ctrico y pueden romper otro enlace covalente para producir nuevos pares de huecos de electrones. As铆, un 煤nico portador minoritario produce dos nuevos portadores de corriente, es decir, un electr贸n y un hueco. Esto significa que hay un total de tres portadores de corriente (1 electr贸n + 1 par de electrones y huecos reci茅n generados). Este proceso es acumulativo y puede producir una gran cantidad de portadores actuales en muy poco tiempo. Este proceso acumulativo de producci贸n de portador de corriente debido a la colisi贸n del portador minoritario con el ion de cristal semiconductor se denomina ruptura de avalancha.

La ruptura de la avalancha se observa principalmente en el diodo de uni贸n pn ligeramente dopado. En el diodo de uni贸n pn altamente dopado, se observa una ruptura de zener.

La ruptura de la avalancha da como resultado una avalancha de portadores de corriente en el diodo. El movimiento de estos portadores bajo el efecto de la tensi贸n inversa aplicada provoca un flujo de corriente superior en sentido inverso. 驴Qu茅 se entiende por sentido inverso? Normalmente, la corriente a trav茅s del diodo fluye del 谩nodo al c谩todo, pero en esta condici贸n la direcci贸n de la corriente es del c谩todo al 谩nodo. La siguiente figura muestra la regi贸n de ruptura de avalancha en la caracter铆stica VI del diodo.

VI Caracter铆sticas de la ilustraci贸n de ruptura de diodo-avalancha

A partir de las caracter铆sticas VI anteriores, se puede ver que hasta que el voltaje de polarizaci贸n inversa sea menor que un cierto valor (VB), una peque帽a cantidad de corriente de saturaci贸n inversa fluye en la direcci贸n inversa. Pero tan pronto como este voltaje de polarizaci贸n inversa alcanza VB, la corriente aumenta repentinamente. Esto se muestra con una l铆nea discontinua en las Caracter铆sticas del VI. Este voltaje VB al que se produce la ruptura del diodo se conoce como voltaje de ruptura.

El valor de este voltaje de ruptura var铆a tanto para la avalancha como para la ruptura del zener. En general, el voltaje de ruptura de avalancha es superior a 5 V, mientras que es inferior a 5 V para la ruptura de zener. Podr铆a pensar por qu茅 no ocurre primero la ruptura del zener, ya que su valor es menor que el voltaje de ruptura de la avalancha. Esto se debe a que la ruptura del zener tiene lugar en un diodo de uni贸n pn altamente dopado. En el diodo ligeramente dopado, la ruptura por avalancha tendr谩 lugar cuando el voltaje de polarizaci贸n inversa supere los 5 V.

Un diodo dise帽ado para operar en la regi贸n de ruptura se llama diodo de ruptura. Estos diodos deben tener suficiente capacidad de disipaci贸n de energ铆a ya que el valor de la corriente en la regi贸n de ruptura es bastante alto.

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