Do czego służą diody lawinowe?

Jednym z rodzajów diod półprzewodnikowych są diody lawinowe wykorzystywane często w branży telekomunikacyjnej. Wyjaśniamy, do czego służą, jakie są korzyści z ich użytkowania w podzespołach energoelektronicznych oraz czym się różnią od zwykłych diod. Objaśniamy również sposób działania tych półprzewodnikowych elementów sterowanych oraz tłumaczymy, czym są fotodiody lawinowe.

Czym jest dioda lawinowa?

Zwykła dioda jest stosowanym w podzespołach, najprostszym z możliwych, elementem półprzewodnikowym, który przepuszcza prąd w jednym kierunku i blokuje w drugim. Jednym słowem, może zezwalać lub nie na przepływ prądu. Zadaniem diody lawinowej jest również przewodzenie prądu, jednak po przekroczeniu wartości napięcia nie ulega ona zniszczeniu i nadal przewodzi. Jest to możliwe dzięki złączu diody lawinowej, które chroni przed skutkami koncentracji prądu i tworzeniu się skoków napięć w poszczególnych punktach. Na tym polega funkcja diod lawinowych.

Na czym opiera się działanie diod lawinowych?

Działanie diod lawinowych opiera się na zjawisku powielania lawinowego, czyli tak zwanej jonizacji zderzeniowej. Do lawinowego powielania dochodzi w ten sposób, że na skutek bardzo silnego pola elektrycznego swobodny nośnik szybko poruszający się w warstwie zaporowej wybija elektron sieci krystalicznej, co powoduje, że powstaje para dziura-elektron. Następnie ta para ulega podziałowi w polu elektrycznym i tworzy kolejne swobodne nośniki. Zjawisko samo sobie nie niszczy łącza, lecz długotrwały przepływ prądu mógłby przyczynić się do jego uszkodzenia. Wartość powielenia lawinowego określana jest poprzez specjalny współczynnik, który stanowi stosunek liczby nośników wychodzących poza warstwę zaporową do liczby nośników przez nią przechodzących.

Gdzie są wykorzystywane diody lawinowe?

Dzięki swoim funkcjom diody lawinowe są stosowane w telekomunikacji do tłumienia przepięć. Jednym z wiodących polskich dostawców diod lawinowych dla branży telekomunikacyjnej jest producent energoelektroniki Markel. Diody są używane również w formie fotodiod, w procesie tak zwanej detekcji promieniowania. Najbardziej wzmocnione fotodiody lawinowe umożliwiają wykrycie pojedynczych fotonów. Warunkiem koniecznym do wystąpienia tego zjawiska jest spolaryzowanie złącza wysokim napięciem, o wartości sięgającej powyżej napięcia przebicia. Tymczasem w zwykłych fotodiodach lawinowych maksymalne napięcie polaryzacji znajduje się nieznacznie, ale jednak poniżej napięcia przebicia.