A lavina lebomlása - Avalanche breakdown

IV görbe egy Zener dióda számára, amely lavinát és Zener bontást mutat

A lavina lebomlása (vagy „lavinahatás”) olyan jelenség, amely mind a szigetelő, mind a félvezető anyagokban előfordulhat. Ez az elektromos áram sokszorozásának egyik formája, amely nagyon nagy áramokat enged meg az egyébként jó szigetelő anyagokban. Ez egyfajta elektronlavina . A lavinafolyamat akkor következik be, amikor az átmeneti tartományban lévő hordozókat az elektromos mező felgyorsítja olyan energiákra, amelyek elegendőek ahhoz, hogy mobil vagy szabad elektron-lyuk párokat hozzanak létre a kötött elektronokkal való ütközés révén.

Magyarázat

Az anyagok vezetik az áramot, ha tartalmaznak mobil töltőhordozókat. A félvezetőkben kétféle töltéshordozó létezik: szabad elektronok (mobil elektronok) és elektronlyukak (mobil lyukak, amelyekből hiányoznak az elektronok a normálisan elfoglalt elektronállapotokból). A fordított előfeszítésű diódában lévő normál kötésű elektron (pl. Kötésben) hőingadozás vagy gerjesztés hatására kiszakadhat, és mobil elektron-lyuk párt hozhat létre. Ha feszültséggradiens (elektromos mező) van a félvezetőben, akkor az elektron a pozitív feszültség felé mozog, míg a lyuk a negatív feszültség felé. Általában az elektron és a lyuk egyszerűen a kristály ellentétes végeire mozog, és belép a megfelelő elektródákba. Ha az elektromos mező elég erős, a mobil elektron vagy lyuk felgyorsulhat olyan sebességre, hogy más kötött elektronokat szabaddá tegyen, több szabad töltéshordozót hoz létre, növelve az áramot, és további "kiütési" folyamatokhoz és lavinához vezetve. Ily módon egy normálisan szigetelő kristály nagy része vezetni kezdhet.

A nagy feszültségcsökkenés és esetleg nagy áram a meghibásodás során szükségszerűen hőtermeléshez vezet. Ezért a fordított blokkoló áramellátásba helyezett dióda általában megsemmisül a meghibásodás miatt, ha a külső áramkör nagy áramot enged. Elvileg a lavina lebontása csak az elektronok áthaladását foglalja magában, és nem kell kárt okoznia a kristályban. Avalanche diódák (gyakran előforduló magas feszültség Zener diódák ) vannak kialakítva, hogy lebontják egyenletes feszültség és hogy elkerüljék áramtelítés során bontást. Ezek a diódák korlátlan ideig képesek fenntartani mérsékelt áramerősséget a meghibásodás során.

Azt a feszültséget, amelyen a meghibásodás bekövetkezik, meghibásodási feszültségnek nevezzük . Van hiszterézis hatás; amint megtörtént a lavina, az anyag továbbra is vezetni fog, még akkor is, ha a feszültség a törési feszültség alá esik. Ez eltér a Zener diódától , amely leáll, ha a fordított feszültség a meghibásodási feszültség alá csökken.

Lásd még

Hivatkozások

  • Mikroelektronikai áramkör tervezése-Richard C Jaeger- ISBN  0-07-114386-6
  • Az elektronika művészete-Horowitz & Hill- ISBN  0-521-37095-7
  • A Colorado Egyetem útmutatója a MOSFET előzetes tervezéséhez
  • McKay, K. (1954). "Lavina összeomlás a szilíciumban". Fizikai felülvizsgálat . 94 (4): 877–884. Bibcode : 1954PhRv ... 94..877M . doi : 10.1103/PhysRev.94.877 .
  • A Power MOSFET lavina jellemzői és besorolása - ST Alkalmazási megjegyzés AN2344
  • Power MOSFET Avalanche Design Guidelines - Vishay Application Note AN -1005