Введение
Тип диода
В электронике лавинный диод – это диод (изготовленный из кремния или другого полупроводника), разработанный для работы в режиме лавинного пробоя при заданном напряжении обратного смещения. p-n переход лавинного диода сконструирован таким образом, чтобы предотвратить концентрацию тока и образование локальных перегревов, благодаря чему диод не повреждается при пробое. Лавинный пробой возникает из-за разгона миноритарных носителей заряда до достаточной скорости для ионизации кристаллической решетки, что приводит к образованию новых носителей, которые, в свою очередь, вызывают дальнейшую ионизацию. Поскольку лавинный пробой происходит равномерно по всей площади p-n перехода, напряжение пробоя практически не изменяется при изменении тока, в отличие от диода, не предназначенного для работы в лавинном режиме. Диод Зенера демонстрирует схожий эффект, в дополнение к зенеровскому пробою. Оба эффекта присутствуют в любом диоде, но обычно один из них преобладает. Лавинные диоды оптимизированы для работы в лавинном режиме, поэтому они показывают небольшое, но заметное падение напряжения в режиме пробоя, в отличие от диодов Зенера, которые всегда поддерживают напряжение выше напряжения пробоя. Эта особенность обеспечивает лучшую защиту от импульсных перенапряжений, чем простой диод Зенера, и позволяет использовать их в качестве замены газоразрядным трубкам. Лавинные диоды имеют небольшой положительный температурный коэффициент напряжения, в то время как диоды, работающие на эффекте Зенера, имеют отрицательный температурный коэффициент.
Справочное напряжение
Напряжение после пробоя изменяется незначительно при изменении тока. Это делает лавинный диод полезным в качестве источника опорного напряжения. Диоды, используемые в качестве источников опорного напряжения с номинальным напряжением более 6–8 вольт, как правило, являются лавинными диодами.
Защита
Обычно применяется для защиты электронных схем от повреждающих высоких напряжений. Лавинный диод подключается к цепи в обратном смещении, то есть его катод является положительным относительно анода. В такой конфигурации диод не проводит ток и не влияет на работу схемы. Если напряжение превышает допустимый предел, диод входит в режим лавинного пробоя, отводя вредное напряжение на землю. При таком использовании их часто называют диодами ограничения напряжения или подавителями переходных напряжений, поскольку они фиксируют или "ограничивают" максимальное напряжение до заданного уровня. Лавинные диоды обычно характеризуются для этой роли напряжением ограничения VBR и максимальным количеством поглощаемой переходной энергии, которое указывается либо в джоулях, либо… Лавинный пробой не является разрушительным, если диод не перегревается.
Производство радиочастотного шума
Аваланчные диоды генерируют радиочастотный шум. Они широко используются в качестве источников шума в радиоаппаратуре и аппаратных генераторах случайных чисел. Например, они часто применяются в качестве источника радиочастотного сигнала для измерительных мостов антенных анализаторов. Аваланчные диоды также могут использоваться как генераторы белого шума.
Микроволновая генерация частоты
Если поместить в резонансный контур, лавинные диоды могут функционировать как элементы с отрицательным сопротивлением. IMPATT-диод – это лавинный диод, оптимизированный для генерации частоты.
Однофотонный лавинный детектор
Они изготовлены из легированного кремния и используют эффект лавинного пробоя для регистрации даже одиночных фотонов. Кремниевый лавинный фотодиод – фотодетектор с высоким коэффициентом усиления. Они "идеальны для применения в высокоскоростных приложениях при низкой освещенности". Лавинный фотодиод работает при обратном смещении напряжением до сотен вольт, немного ниже напряжения пробоя. В этом режиме электронно-дырочные пары, генерируемые падающими фотонами, получают значительную энергию от электрического поля, что приводит к образованию большего количества вторичных носителей заряда. Фототок, создаваемый даже одним фотоном, может быть зарегистрирован этими электронными устройствами.