что такое лавинный диод и его применение
Лавинный диод
Лавинный пробой возникает при напряжённости электрического поля в p-n переходе достаточном для ударной ионизации, при которой носители заряда, ускоренные полем в переходе генерируют пары электрон-дырка. При увеличении поля количество порожденных пар нарастает, что вызывает нарастание тока, поэтому напряжение на диоде остаётся практически постоянным.
Вообще в стабилитронах при обратном смещении перехода имеются два механизма обратимых пробоев: туннельный (зенеровский) и лавинный, но их вклад зависит от удельного сопротивления базы (при низких удельных сопротивлениях пробой носит туннельный характер, а при высоких — лавинный), которая в свою очередь зависит от материала полупроводника и типа проводимости базы (так, например, для электронного германия равенство лавинной и туннельной составляющей наблюдается при 1 Ом см), при этом напряжение пробоя зависит от степени легирования полупроводника, чем слабее легирование, тем выше напряжение начала пробоя (то есть стабилизации, для стабилитронов).
Для лавинного пробоя характерно увеличение напряжения стабилизации при повышении температуры, для пробоя по зенеровскому механизму — наоборот. При напряжении начала пробоя ниже 5,1 В преобладает пробой по зенеровскому типу, выше — преобладает лавинный пробой, поэтому у стабилитронов с напряжением стабилизации 5,1 В нет температурного дрейфа напряжения стабилизации, так как температурные дрейфы пробоя по этим двум механизмам взаимно компенсируют друг друга.
Таким образом, любые стабилитроны с напряжением стабилизации более 5,1 В можно считать лавинными диодами.
Применяется в электронике в качестве стабилитронов. Также применяются для защиты электрических цепей от перенапряжений. Защитные лавинные диоды конструируют так, чтобы исключить повышенную концентрацию (шнурование) тока в одной или нескольких точках p-n перехода, приводящее к локальному перегреву полупроводниковой структуры, для избежания необратимого разрушения диода. Диоды, предназначенные для защиты от перенапряжения, часто называют супрессорами.
Лавинный механизм обратного пробоя используется также в лавинных фотодиодах и диодных генераторах шума.
Лавинный диод
Из Википедии — свободной энциклопедии
Лави́нный дио́д — электронный прибор, полупроводниковый диод, разновидность стабилитрона, обычно изготавливаемый из кремния, работа которого основана на обратимом лавинном пробое p-n перехода при обратном включении, то есть при подаче на слой полупроводника с p-типом проводимости (анода) отрицательного относительно n-слоя (катода) напряжения.
Лавинный пробой возникает при напряжённости электрического поля в p-n переходе достаточном для ударной ионизации, при которой носители заряда, ускоренные полем в переходе, генерируют пары электрон-дырка. При увеличении поля количество порождённых пар нарастает, что вызывает нарастание тока, поэтому напряжение на диоде остаётся практически постоянным.
Для лавинного пробоя характерно увеличение напряжения стабилизации при повышении температуры, для пробоя по зенеровскому механизму — наоборот. При напряжении начала пробоя ниже 5,1 В преобладает пробой по зенеровскому типу, выше — преобладает лавинный пробой, поэтому у стабилитронов с напряжением стабилизации 5,1 В нет температурного дрейфа напряжения стабилизации, так как температурные дрейфы пробоя по этим двум механизмам взаимно компенсируют друг друга.
Таким образом, любые стабилитроны с напряжением стабилизации более 5,1 В можно считать лавинными диодами.
Применяется в электронике в качестве стабилитронов. Также применяются для защиты электрических цепей от перенапряжений. Защитные лавинные диоды конструируют так, чтобы исключить повышенную концентрацию (шнурование) тока в одной или нескольких точках p-n перехода, приводящее к локальному перегреву полупроводниковой структуры, для избежания необратимого разрушения диода. Диоды, предназначенные для защиты от перенапряжения, часто называют супрессорами.
Лавинный механизм обратного пробоя используется также в лавинных фотодиодах и диодных генераторах шума.
Лавинный диод-принцип работы, применение, структура
Перед тем, как дать определение лавинного диода, разберемся с понятием лавинного пробоя p-n-перехода, потому как именно на нем основывается работа этого прибора, который является разновидностью стабилитрона и использует зенеровский пробой, правильнее назвать полупроводники с напряжением пробоя больше 5 В – лавинными диодами.
Понятие лавинного пробоя
Лавинный пробой инициируется сильным электрическим полем, им обладают полупроводники с p-n-переходом с большой толщиной. Неосновные носители, дислоцированные в переходе, забирают для себя основную функцию, при разгоне они ионизируют атомы. Новые электроны, а в основном это электроны теплового происхождения, сталкиваясь с атомами кремния, расположенными по соседству, вызывают лавинообразный рост всего процесса, создают новые пары электрон-дырка.
Действие пробоя обладает свойством обратимости и происходит без каких-либо последствий разрушительных для кристаллической структуры полупроводникового прибора, особенно если постараться не допустить перегрева прибора и ограничить величину тока. Значение напряжения для лавинного пробоя варьируется в границах значений от 5 до 1000 В, зависит от конструктивных особенностей диода и уровня легирования кремния.
Оптимизация лавинного диода
Мощные лавинные диоды марки ДЛ153-2000 используются в трехфазных преобразователях, частота, в которых доходит до 500 Гц, они служат для выпрямления напряжения мощных турбогенераторов с мощностью до 320 МВт. Для снижения рабочих температур (допустимое значение 175 о С) в длительном (номинальном) режиме и режиме форсировки при частоте 500 Гц необходимо принимать определенные меры. Понижение рабочего ресурса преобразователя и экспоненциальном (пропорциональном значению величины — скорости роста) росте интенсивности отказов из повышения температуры кремниевой структуры.
В программу исследований по снижению потерь мощности и понижению температуры включены следующие исследования:
Результат исследования оптимизации, с помощью облучения кремниевой структуры полупроводникового прибора с помощью ускоренных электронов, показал улучшение системы параметров. Суммарная мощность потерь уменьшилась во всех рабочих режимах на 37%, а температура понижена на 28%. Результат подтвердил эффективность облучения структуры для получения надежных силовых полупроводниковых приборов.
Лавинно-пролетный диод
Рис. №3. Структура лавинно-пролетного диода.
Разновидность лавинного диода – лавинно-пролетный диод (IMPATT-диод). Он построен на основе лавинного умножения заряженных носителей. Прибор используется для генерации колебаний в СВЧ-диапазоне. Рабочая область прибора – область лавинного пробоя.
Структура состоит из кремния и арсенида галлия (металл-полупроводник) и другие. В базе диода, области заполненной электронами и дырками с неизменным значением тока возникает фаза, которая характеризуется большим значением напряженности поля, она предваряет появление лавинного ударного фронта.
Главный режим лавинно-пролетного диода – режим захваченной плазмы, состояние компенсированной полупроводниковой плазмы. Существует отдельный тип подобных диодов — BARITT-диоды, их характеризует инжекционно-пролетный режим.
Показатели технологического качества для конструкции лавинного диода
Основное преимущество лавинного диода перед выпрямительным в способности восстанавливать параметры в результате больших перенапряжений, в то время как вторые разрушаются и выходят из строя.
Рис. №4. Чертеж с габаритно-присоединительными размерами лавинного диода типа: а) ДЛ152 и б) ДП151.
Требования к качеству конструкции включают:
Рис. №5. Параметры некоторых типов лавинных диодов.
Что необходимо для лавинного p-n-перехода
Лавинный диод способен обеспечить надежность электрической схемы и позволить снизить мощность применяемого диода, достигается это тем, что защитную роль от пробоя принимает лавинный ток, а не использование добавочного запаса по обратному напряжению силового диода.
Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.
Выпрямительные диоды, диодные мосты и области их применения
Лавинные диоды (или по-другому диоды выпрямительные) способны эффективно генерировать процесс лавинно – образования. Это свойство позволяет нивелировать поле возникающего импульса мощности за небольшой временной интервал. Классифицируются лавинные диоды (согласно техническому регламенту) на типовые классы с цифровыми маркерами от 4 до 12.
Самым надёжным их исполнением считается корпус из термостойкой металлокерамики (или же при сочетании металла и стекла). Производятся лавинные диоды в виде двух типовых форм – таблеточной и штыревой.
Сферы использования лавинного диода
Этот силовой компонент считается незаменимой частью для многих типов электротехнического оборудования:
Стоит учитывать, что в независимости от использующегося типа оборудования параметр частоты в цепях с постоянным и переменным током не должен быть выше, чем 500 Гц.
Надёжная система защиты
Лавинный диод, купить который можно на нашем официальном сайте, эффективно борется с негативным воздействием, так называемого, коммутационного перенапряжения. Это позволяет значительно снизить, а в большинстве случаев и полностью исключить повреждение рабочего оборудования.
По сути, лавинные диоды – это оптимизированная защитная система, предотвращающая опасность скачков напряжения. Чтобы максимально использовать потенциал этих изделий целесообразно производить установку их в большом количестве. Единственным условием, которое необходимо будет соблюдать, будет являться их строгий, последовательный порядок соединения. Если вы решили лавинный диод купить именно для этой цели, то обращайте внимание на параметр прямого, импульсного напряжения – разброс этого значения в партии не должен превышать 0,2 В.
Лавинный диод
Лавинный диод — полупроводниковый диод, разновидность стабилитрона, работа которого основана на лавинном пробое p-n перехода при обратном включении. Применяется в технике для защиты цепей от перенапряжений.
| Пассивные твердотельные | Резистор · Переменный резистор · Подстроечный резистор · Варистор · Конденсатор · Переменный конденсатор · Подстроечный конденсатор · Катушка индуктивности · Кварцевый резонатор · Предохранитель · Самовосстанавливающийся предохранитель · Трансформатор |
|---|---|
| Активные твердотельные | Диод · Светодиод · Фотодиод · Полупроводниковый лазер · Диод Шоттки · Стабилитрон · Стабистор · Варикап · Вариконд · Диодный мост · Лавинно-пролётный диод · Туннельный диод · Диод Ганна Транзистор · Биполярный транзистор · Полевой транзистор · КМОП-транзистор · Однопереходный транзистор · Фототранзистор · Составной транзистор · Баллистический транзистор Интегральная схема · Цифровая интегральная схема · Аналоговая интегральная схема Тиристор · Симистор · Динистор · Мемристор |
| Пассивные вакуумные | Бареттер |
| Активные вакуумные и газоразрядные | Электронная лампа · Электровакуумный диод · Триод · Тетрод · Пентод · Гексод · Гептод · Пентагрид · Октод · Нонод · Механотрон · Клистрон · Магнетрон · Амплитрон · Платинотрон · Электронно-лучевая трубка · Лампа бегущей волны |
| Устройства отображения | Электронно-лучевая трубка · ЖК-дисплей · Светодиод · Газоразрядный индикатор · Вакуумно-люминесцентный индикатор · Флажковый индикатор · Семисегментный индикатор |
| Акустические устройства и датчики | Микрофон · Громкоговоритель · Тензорезистор |
| Термоэлектрические устройства | Термистор · Термопара · Элемент Пельтье |
Полезное
Смотреть что такое «Лавинный диод» в других словарях:
лавинный диод — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN avalanche diode … Справочник технического переводчика
лавинный диод — griūtinis diodas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. avalanche diode vok. Avalanche Diode, f; Lawinendiode, f rus. лавинный диод, m pranc. diode à avalanche, f … Automatikos terminų žodynas
лавинный диод — griūtinis diodas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. avalanche diode vok. Avalanchediode, f; Lawinendiode, f rus. лавинный диод, m pranc. diode à avalanche, f; diode avalanche, f … Fizikos terminų žodynas
Диод — У этого термина существуют и другие значения, см. Диод (значения). Четыре диода и диодный мост. Диод (от др. греч … Википедия
лавинный выпрямительный диод — Выпрямительный полупроводниковый диод с заданными характеристиками минимального напряжения пробоя, предназначенный для рассеивания в течение ограниченной длительности импульса мощности в области пробоя вольт амперной характеристики. [ГОСТ 15133… … Справочник технического переводчика
Диод Зенера — Обозначение стабилитрона на принципиальных схемах Обозначение двуханодного стабилитрона на принципиальных схемах Типовая схема включения стабилитрона … Википедия
Лавинный фотодиод — Структура лавинного фотодиода на основе кремния: 1 омические контакты, 2 антиотражающее покрытие Лавинные фотодиоды (ЛФД; англ. avalanche photodiode APD) высокочувствительные полупроводниковые приборы, преобразующие… … Википедия
Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами (электродами). В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p n перехода. Плоскостные p n переходы для… … Википедия
Зенеровский диод — Обозначение стабилитрона на принципиальных схемах Обозначение двуханодного стабилитрона на принципиальных схемах Типовая схема включения стабилитрона … Википедия
Полупроводниковый диод — двухэлектродный электронный прибор на основе полупроводникового (ПП) кристалла. Понятие «П. д.» объединяет различные приборы с разными принципами действия, имеющие разнообразное назначение. Система классификации П. д. соответствует общей… … Большая советская энциклопедия