La ruptura por avalancha (o efecto de avalancha ) es un fenómeno que puede ocurrir tanto en materiales aislantes como semiconductores. Es una forma de multiplicación de corriente eléctrica que puede permitir corrientes muy grandes dentro de materiales que de otro modo serían buenos aislantes. Es un tipo de avalancha de electrones . El proceso de avalancha ocurre cuando los portadores en la región de transición son acelerados por el campo eléctrico a energías suficientes para crear pares electrón-hueco libres o móviles mediante colisiones con electrones unidos.
Los materiales conducen electricidad si contienen portadores de carga móvil. Hay dos tipos de portadores de carga en un semiconductor: electrones libres (electrones móviles) y huecos de electrones (huecos móviles a los que les faltan electrones en los estados electrónicos normalmente ocupados). Un electrón normalmente unido (p. ej., en un enlace) en un diodo con polarización inversa puede soltarse debido a una fluctuación o excitación térmica, creando un par electrón-hueco móvil ( excitón ). Si hay un gradiente de voltaje (campo eléctrico) en el semiconductor, el electrón se moverá hacia el voltaje positivo mientras que el hueco se moverá hacia el voltaje negativo. Por lo general, el electrón y el hueco simplemente se moverán a extremos opuestos del cristal y entrarán en los electrodos apropiados. Cuando el campo eléctrico es lo suficientemente fuerte, el electrón o agujero móvil puede acelerarse a velocidades lo suficientemente altas como para liberar a otros electrones unidos, creando más portadores de carga libres, aumentando la corriente y provocando más procesos de "eliminación" y creando una avalancha. De esta manera, grandes porciones de un cristal normalmente aislante pueden comenzar a conducir.
La gran caída de tensión y, posiblemente, una gran corriente durante la ruptura conducen necesariamente a la generación de calor. Por lo tanto, un diodo colocado en una aplicación de energía de bloqueo inverso generalmente se destruirá por falla si el circuito externo permite una corriente grande. En principio, la ruptura por avalancha sólo implica el paso de electrones y no tiene por qué causar daños al cristal. Los diodos de avalancha (comúnmente encontrados como diodos Zener de alto voltaje ) están construidos para descomponerse a un voltaje uniforme y evitar la acumulación de corriente durante la avería. Estos diodos pueden mantener indefinidamente un nivel moderado de corriente durante la avería.
El voltaje al que se produce la ruptura se llama voltaje de ruptura . Hay un efecto de histéresis ; Una vez que se ha producido la ruptura por avalancha, el material continuará conduciendo incluso si el voltaje a través de él cae por debajo del voltaje de ruptura. Esto es diferente de un diodo Zener , que dejará de conducir una vez que el voltaje inverso caiga por debajo del voltaje de ruptura.