Co to jest dioda lawinowa?
Diody to urządzenia, które blokują przechodzenie przez nie sygnału elektrycznego w jednym kierunku, ale umożliwiają przechodzenie sygnału w drugim. Gdy standardowa dioda półprzewodnikowa blokuje sygnał, możliwe jest, że napięcie tego sygnału stanie się zbyt wysokie, aby dioda mogła kontrolować. W tym momencie dioda ulegnie awarii i pozwoli na przejście sygnału, i prawdopodobnie zostanie zniszczona w miarę przewodzenia przez nią napięcia. Nazwany punkt lawinowy diody, gdy ten efekt się zacznie, zwykle nie zatrzyma się, dopóki nie osiągnie swojego kursu, niszcząc wiele, jeśli nie wszystkie, elementy obwodu na swojej drodze. Dioda lawinowa to specjalny rodzaj diody, która może wytrzymać zdarzenie lawinowe i wykorzystać efekt lawiny w swojej normalnej funkcji.
Wszystkie diody półprzewodnikowe są zbudowane z dwóch kawałków materiału półprzewodnikowego, zwykle krzemu, połączonych ze sobą. Jeden kawałek materiału, katoda, będzie miał ładunek dodatni. Drugi element, anoda, będzie miał ładunek ujemny.
Te diody kontrolują kierunek przepływu w obwodach. Po przyłożeniu prądu elektrycznego do anody diody, przechodzi on dodatnio naładowany materiał w kierunku katody ujemnej, a następnie przechodzi z katody do reszty obwodu. Dioda działająca w tym stanie jest skierowana do przodu.
Jeśli ten sam prąd zostanie podłączony do katody, po prostu zatrzyma się z identycznym ładunkiem katody i zostanie zablokowany przez diodę. Dioda w tym stanie jest odwrócona. Jeśli jednak napięcie będzie wystarczająco wysokie, może mieć wystarczającą moc, aby przeskoczyć przez katodę i dotrzeć do dodatniej anody. Jeśli tak się stanie, prąd zostanie wyprowadzony z anody diody, a dioda będzie w stanie lawinowym. Ten stan zazwyczaj niszczy standardową diodę, a także wszelkie inne elementy obwodu, które znajdują się między diodą a punktem uziemienia.
Dioda lawinowa jest zaprojektowana w bardzo specyficzny sposób, dzięki czemu może wykorzystywać efekt lawinowy. Zamiast czekać, aż napięcie stanie się zbyt duże, aby dioda mogła sobie poradzić i lawina wymknęła się spod kontroli, dioda lawinowa celowo rozpoczyna efekt lawinowy przy określonym z góry napięciu. To z góry określone napięcie nie jest wystarczająco silne, aby uszkodzić diodę, co pozwala diodzie lawinowej wyprowadzić nadmierną moc z obwodu do ziemi. W ten sposób dioda lawinowa działa w ten sam sposób, w jaki przelew pozwala zaporze przekierować nadmierne wody powodziowe.
Dioda lawinowa jest często wykorzystywana w obwodach, aby zapewnić ochronę przed niepożądanymi lub nieoczekiwanymi napięciami, które w przeciwnym razie mogłyby uszkodzić obwody. Takie diody zwykle mają swoje katody podłączone do głównej ścieżki prądu elektrycznego obwodu, a anody do uziemienia elektrycznego. Ta konfiguracja pozwala im przekierowywać groźne napięcia bezpośrednio na ziemię, w przeciwieństwie do umożliwienia im przejścia przez obwód i zniszczenia go. Diody lawinowe w tej konfiguracji działają jak diody zaciskowe, ponieważ ustalają lub zaciskają maksymalne napięcie, jakie obwód osiągnie do ustalonego poziomu.