<p>Avalanche Breakdown es el proceso de multiplicación de portadores de corriente debido a la colisión de portadores minoritarios generados térmicamente con iones de cristal en un diodo de unión pn de polarización inversa ligeramente dopado. Se produce una avalancha de portadores de corriente en muy poco tiempo debido a esta ruptura del diodo de unión 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 unión pn son huecos y electrones.
Un diodo de unión pn con polarización inversa es aquel cuyo lado n está conectado al terminal positivo de la batería, mientras que el lado p está conectado al terminal negativo de la batería. Con un aumento en el voltaje de polarización inversa, aumenta el campo eléctrico a través de la unión. A un cierto valor de voltaje de polarización inversa, el campo eléctrico imparte suficiente energía a los portadores minoritarios generados térmicamente (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 energía impartida, estos portadores se aceleran a través de la unión pn y alcanzan suficiente energía cinética. 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 recién nacidos pueden volver a ser acelerados por el campo eléctrico y pueden romper otro enlace covalente para producir nuevos pares de huecos de electrones. Así, un único portador minoritario produce dos nuevos portadores de corriente, es decir, un electrón y un hueco. Esto significa que hay un total de tres portadores de corriente (1 electrón + 1 par de electrones y huecos recién generados). Este proceso es acumulativo y puede producir una gran cantidad de portadores actuales en muy poco tiempo. Este proceso acumulativo de producción de portador de corriente debido a la colisión 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 unión pn ligeramente dopado. En el diodo de unión 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 tensión inversa aplicada provoca un flujo de corriente superior en sentido inverso. ¿Qué se entiende por sentido inverso? Normalmente, la corriente a través del diodo fluye del ánodo al cátodo, pero en esta condición la dirección de la corriente es del cátodo al ánodo. La siguiente figura muestra la región de ruptura de avalancha en la característica VI del diodo.
A partir de las características VI anteriores, se puede ver que hasta que el voltaje de polarización inversa sea menor que un cierto valor (VB), una pequeña cantidad de corriente de saturación inversa fluye en la dirección inversa. Pero tan pronto como este voltaje de polarización inversa alcanza VB, la corriente aumenta repentinamente. Esto se muestra con una línea discontinua en las Características 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 varía 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. Podría pensar por qué 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 unión pn altamente dopado. En el diodo ligeramente dopado, la ruptura por avalancha tendrá lugar cuando el voltaje de polarización inversa supere los 5 V.
Un diodo diseñado para operar en la región de ruptura se llama diodo de ruptura. Estos diodos deben tener suficiente capacidad de disipación de energía ya que el valor de la corriente en la región de ruptura es bastante alto.
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