Diode d'avalanche - Avalanche diode
| Taper | Passif |
|---|---|
| Principe de fonctionnement | Panne d'avalanche |
En électronique, une diode à avalanche est une diode (en silicium ou autre semi-conducteur ) conçue pour subir une panne d'avalanche à une tension de polarisation inverse spécifiée . La jonction d'une diode à avalanche est conçue pour empêcher la concentration de courant et les points chauds résultants, de sorte que la diode ne soit pas endommagée par la panne. La rupture par avalanche est due à des porteurs minoritaires suffisamment accélérés pour créer une ionisation dans le réseau cristallin, produisant plus de porteurs qui à leur tour créent plus d'ionisation. Parce que le claquage en avalanche est uniforme sur toute la jonction, la tension de claquage est presque constante avec le courant changeant par rapport à une diode sans avalanche.
La diode Zener présente un effet apparemment similaire en plus de la panne Zener . Les deux effets sont présents dans une telle diode, mais l'un domine généralement l'autre. Les diodes d'avalanche sont optimisées pour l'effet d'avalanche, de sorte qu'elles présentent une chute de tension faible mais significative dans des conditions de claquage, contrairement aux diodes Zener qui maintiennent toujours une tension supérieure au claquage. Cette fonction offre une meilleure protection contre les surtensions qu'une simple diode Zener et agit davantage comme un remplacement de tube à décharge de gaz . Les diodes d'avalanche ont un petit coefficient de température positif de tension, où les diodes reposant sur l'effet Zener ont un coefficient de température négatif.
Les usages
Référence de tension
La tension après claquage ne varie que légèrement avec le courant changeant. Cela rend la diode à avalanche utile comme type de référence de tension . Les diodes de référence de tension évaluées à plus d'environ 6 à 8 volts sont généralement des diodes à avalanche.
protection
Une application courante consiste à protéger les circuits électroniques contre les hautes tensions dommageables . La diode à avalanche est connectée au circuit de manière à ce qu'elle soit polarisée en inverse. En d'autres termes, sa cathode est positive par rapport à son anode . Dans cette configuration, la diode est non conductrice et n'interfère pas avec le circuit. Si la tension augmente au-delà de la limite de conception, la diode se met en panne d'avalanche , provoquant le passage de la tension nuisible à la terre. Lorsqu'elles sont utilisées de cette manière, elles sont souvent appelées diodes de serrage ou suppresseurs de tension transitoire parce qu'elles fixent ou "bloquent" la tension maximale à un niveau prédéterminé. Les diodes d'avalanche sont normalement spécifiées pour ce rôle par leur tension de serrage V BR et la quantité maximale d'énergie transitoire qu'elles peuvent absorber, spécifiées soit par l'énergie (en joules ), soit par . La panne d'avalanche n'est pas destructrice tant que la diode est empêchée de surchauffer.
Génération de bruit radiofréquence
Les diodes d'avalanche génèrent un bruit de radiofréquence . Ils sont couramment utilisés comme sources de bruit dans les équipements radio et les générateurs de nombres aléatoires matériels . Par exemple, ils sont souvent utilisés comme source de RF pour les ponts d' analyseurs d'antenne . Les diodes d'avalanche peuvent également être utilisées comme générateurs de bruit blanc .
Génération de fréquence micro-ondes
Si elles sont placées dans un circuit résonnant, les diodes à avalanche peuvent agir comme des dispositifs à résistance négative . La diode IMPATT est une diode à avalanche optimisée pour la génération de fréquences.
Détecteur d'avalanche à photon unique
Ceux-ci sont fabriqués à partir de silicium dopé et dépendent de l'effet de rupture par avalanche pour détecter même des photons uniques. La photodiode à avalanche de silicium est un détecteur de photons à gain élevé. Ils sont "... idéaux pour une utilisation dans des applications à haute vitesse et à faible niveau de lumière". La photodiode à avalanche fonctionne avec une tension de polarisation inverse allant jusqu'à des centaines de volts, légèrement en dessous de sa tension de claquage. Dans ce régime, les paires de trous d'électrons générées par les photons incidents prennent une grande quantité d'énergie du champ électrique, ce qui crée plus de porteurs de charge secondaires. Le photocourant d'un seul photon peut être enregistré avec ces dispositifs électroniques.