En electrónica, un diodo de avalancha es un diodo (hecho de silicio u otro semiconductor ) que está diseñado para experimentar una ruptura por avalancha a un voltaje de polarización inversa especificado . La unión de un diodo de avalancha está diseñada para evitar la concentración de corriente y los puntos calientes resultantes, de modo que el diodo no se dañe por la ruptura. La ruptura por avalancha se debe a los portadores minoritarios acelerados lo suficiente como para crear ionización en la red cristalina, produciendo más portadores, que a su vez crean más ionización. Debido a que la ruptura por avalancha es uniforme en toda la unión, el voltaje de ruptura es casi constante con el cambio de corriente [ aclaración necesaria ] en comparación con un diodo sin avalancha. [1]
El diodo Zener exhibe un efecto aparentemente similar además del efecto de ruptura Zener . Ambos efectos están presentes en cualquier diodo de este tipo, pero uno suele dominar al otro. Los diodos de avalancha están optimizados para el efecto de avalancha, por lo que exhiben una caída de voltaje pequeña pero significativa en condiciones de ruptura, a diferencia de los diodos Zener que siempre mantienen un voltaje más alto que la ruptura. [ dudoso – discutir ] Esta característica proporciona una mejor protección contra sobretensiones que un simple diodo Zener y actúa más como un reemplazo de tubo de descarga de gas . Los diodos de avalancha tienen un pequeño coeficiente de temperatura positivo de voltaje, mientras que los diodos que dependen del efecto Zener tienen un coeficiente de temperatura negativo. [2] [ dudoso – discutir ]
El voltaje después de la ruptura varía solo levemente con el cambio de corriente. Esto hace que el diodo de avalancha sea útil como un tipo de referencia de voltaje . Los diodos de referencia de voltaje con una capacidad nominal de más de 6 a 8 voltios son generalmente diodos de avalancha.
Una aplicación común es proteger los circuitos electrónicos contra voltajes altos dañinos . El diodo de avalancha está conectado al circuito de modo que esté polarizado inversamente. En otras palabras, su cátodo es positivo con respecto a su ánodo . En esta configuración, el diodo no es conductor y no interfiere con el circuito. Si el voltaje aumenta más allá del límite de diseño, el diodo entra en ruptura por avalancha , lo que hace que el voltaje dañino se conduzca a tierra. Cuando se usan de esta manera, a menudo se los conoce como diodos de fijación o supresores de voltaje transitorio porque fijan o "fijan" el voltaje máximo a un nivel predeterminado. Los diodos de avalancha normalmente se especifican para esta función por su voltaje de fijación VBR y la cantidad máxima de energía transitoria que pueden absorber, especificada por energía (en julios ) o . La ruptura por avalancha no es destructiva siempre que se evite que el diodo se sobrecaliente .
Los diodos de avalancha generan ruido de radiofrecuencia . Se utilizan comúnmente como fuentes de ruido en equipos de radio y generadores de números aleatorios de hardware . Por ejemplo, se suelen utilizar como fuente de RF para puentes analizadores de antena . Los diodos de avalancha también se pueden utilizar como generadores de ruido blanco .
Si se colocan en un circuito resonante, los diodos de avalancha pueden actuar como dispositivos de resistencia negativa . El diodo IMPATT es un diodo de avalancha optimizado para la generación de frecuencia.
Estos fotodiodos están hechos de silicio dopado y dependen del efecto de ruptura de avalancha para detectar incluso fotones individuales. El fotodiodo de avalancha de silicio es un detector de fotones de alta ganancia. Son "ideales para su uso en aplicaciones de alta velocidad y bajo nivel de luz". [3] El fotodiodo de avalancha funciona con un voltaje de polarización inversa de hasta cientos de voltios, ligeramente por debajo de su voltaje de ruptura. En este régimen, los pares electrón-hueco generados por los fotones incidentes toman una gran cantidad de energía del campo eléctrico, lo que crea más portadores de carga secundarios. La fotocorriente de un solo fotón se puede registrar con estos dispositivos electrónicos.
