Sự cố Avalanche là gì?

Một vật liệu bán dẫn loại p tiếp xúc với vật liệu bán dẫn loại n tạo thành một điểm nối pn trong đó một vùng cạn kiệt xảy ra xung quanh mặt phẳng tiếp xúc. Độ rộng của vùng suy giảm này được xem là khác nhau tùy thuộc vào độ lệch được áp dụng tại các đầu nối của đường nối pn, tức là việc tăng điện áp ứng dụng làm giảm độ rộng của vùng suy giảm trong trường hợp sai lệch về phía trước, trong khi nó làm tăng độ rộng vùng suy giảm cho trường hợp sai lệch ngược. Hơn nữa, độ dài của vùng cạn kiệt được tìm thấy là nhiều hơn đối với vật liệu pha tạp nhẹ khi so sánh với vật liệu pha tạp nặng.

Hình 1 cho thấy các đặc điểm IV của một điểm nối pn như vậy cho cả trường hợp chuyển tiếp cũng như phân cực ngược. Từ hình vẽ, rõ ràng dòng điện qua chất bán dẫn tăng lên cùng với sự tăng cường độ của điện áp ứng dụng khi tiếp giáp pn bị lệch về phía trước. Hơn nữa, người ta sẽ thấy rằng sẽ có một lượng dòng tối thiểu nhất định chạy qua tiếp giáp pn trong điều kiện sai lệch ngược. Dòng điện này được gọi là dòng bão hòa ngược (I S ) và là do các hạt mang điện tích thiểu số trong thiết bị bán dẫn.
sự cố tuyết lở

Ngoài ra, I S được quan sát là gần như độc lập với điện áp ứng dụng ở giai đoạn ban đầu. Tuy nhiên, sau khi đạt đến một điểm cụ thể, đường giao nhau bị hỏng dẫn đến dòng chảy ngược lớn qua thiết bị. Điều này là do, khi cường độ của điện áp ngược tăng, động năng của các hạt mang điện tích thiểu số cũng tăng. Những electron chuyển động nhanh này va chạm với các nguyên tử khác trong thiết bị để đánh bật một số electron khác từ chúng.

Các electron được giải phóng tiếp tục giải phóng nhiều electron hơn từ các nguyên tử bằng cách phá vỡ liên kết cộng hóa trị. Quá trình này được gọi là phép nhân sóng mang và dẫn đến sự gia tăng đáng kể dòng chảy qua đường giao nhau pn . Hiện tượng liên quan được gọi là Sự cố Avalanche (thể hiện bằng màu đỏ trong hình) và điện áp tương ứng là Điện áp sự cố Avalanche (V BR ), là một hiện tượng trung tâm đối với nguyên lý làm việc của điốt tuyết lở .

Hiệu quả của sự cố Avalanche có thể được biểu thị theo hệ số nhân, M được cho bởi

Ở đây, V và V BR tương ứng là điện áp ứng dụng và điện áp đánh thủng.

Sự cố tuyết lở xảy ra ở các điểm nối pn pha tạp nhẹ khi điện áp ngược tăng quá 5 V. Hơn nữa, rất khó kiểm soát hiện tượng này vì số lượng hạt mang điện được tạo ra không thể điều khiển trực tiếp. Ngoài ra, điện áp sự cố Avalanche có hệ số nhiệt độ dương có nghĩa là điện áp sự cố Avalanche tăng lên cùng với sự gia tăng nhiệt độ đường giao nhau.