Avalanche-Effekt

Der Lawinendurchbruch, auch Avalanche-Durchbruch genannt, ist eine der drei Durchbruchsarten bei Halbleiterbauelementen. Unter einem Durchbruch eines p-n-Übergangs versteht man den steilen Anstieg des Stroms bei einer bestimmten Sperrspannung, wenn die Diode in Sperrrichtung gepolt ist. Auslöser des Lawinendurchbruchs ist der Lawineneffekt (auch Avalanche-Effekt, Lawinenvervielfachung oder Trägermultiplikation genannt). Der Lawineneffekt ist ein umkehrbarer oder reversibler Effekt.

Ladungsträger, die durch ein äußeres elektrisches Feld durch die Raumladungszone bewegt werden, können durch Stoßionisation die Valenzelektronen des Gitters aus ihren Bindungen herausschlagen und so in das Leitungsband anheben. Bei hinreichend großer äußerer Feldstärke haben die Elektronen eine so große Energie, dass sie nach einem Stoß mit den Valenzelektronen nicht nur diese als Ladungsträger verfügbar machen, sondern selbst nicht rekombinieren, weiterhin im Leitungsband verbleiben und nochmals freie Ladungsträger erzeugen können. Dadurch wächst die Anzahl Ladungsträger im Leitungsband lawinenartig exponentiell an.

Durch den Dotierungsgrad lässt sich bei Halbleitern die Breite der Raumladungszone und damit die Lawinendurchbruchsspannung ändern. Beim Lawinendurchbruch steigt der Strom im Vergleich zum Zenerdurchbruch sehr abrupt mit der Spannung an. Bei steigender Temperatur setzt der Lawinendurchbruch im Gegensatz zum Zenerdurchbruch erst bei höherer Spannung ein. Im Allgemeinen wirken in der Praxis Zener- und Lawineneffekt gleichzeitig. Die Durchbruchspannungen liegen hierbei im Bereich zwischen etwas unter 6 und 8–10 V.

Funktionell wesentlicher Unterschied ist, dass der Lawinendurchbruch einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Im Gegensatz zum Zener-Durchbruch mit negativen Temperaturkoeffizienten. Durch die Überlagerung und gegenseitige Kompensation beider Effekte lassen sich damit vergleichsweise temperaturstabile Z-Dioden mit Schwellenspannungen im Bereich von 5,5 V herstellen.

Anwendung

Der Avalanche-Effekt wird in folgenden Halbleiter-Bauteilen genutzt:

  • Avalanche-Dioden und Avalanche-Fotodioden arbeiten mit sehr hoher Sperrspannung und nutzen den Avalanche-Effekt zur Verstärkung des Fotostromes
  • Dioden und Transistoren lassen sich durch ein kontrolliertes Avalanche-Verhalten vor Zerstörung durch Überspannungen schützen
  • Z-Dioden mit einer Durchbruchspannung UZ > 5 V

Siehe auch


Wikimedia Foundation.

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • Avalanche-Photodiode — Avalanche Photodioden bzw. Lawinenphotodioden (englisch avalanche photodiode, APD), sind hochempfindliche und schnelle Photodioden. Sie nutzen den inneren photoelektrischen Effekt zur Ladungsträgererzeugung und den Lawinendurchbruch… …   Deutsch Wikipedia

  • Avalanche effect — Der Lawinendurchbruch, auch Avalanche Durchbruch genannt, ist eine der drei Durchbruchsarten bei Halbleiterbauelementen. Unter einem Durchbruch eines p n Übergangs versteht man den steilen Anstieg des Stroms bei einer bestimmten Sperrspannung,… …   Deutsch Wikipedia

  • Avalanche-Fotodiode — Schematischer Querschnitt einer angestrahlten InP InGaAs Fotodiode Lawinenfotodioden (englisch avalanche photodiode, daher oft APD genannt) sind hochempfindliche und schnelle Fotodioden. Sie nutzen den Lawinen Durchbruch (Avalanche Effekt), der… …   Deutsch Wikipedia

  • Avalanche Photo Diode — Schematischer Querschnitt einer angestrahlten InP InGaAs Fotodiode Lawinenfotodioden (englisch avalanche photodiode, daher oft APD genannt) sind hochempfindliche und schnelle Fotodioden. Sie nutzen den Lawinen Durchbruch (Avalanche Effekt), der… …   Deutsch Wikipedia

  • Avalanche Photodiode — Schematischer Querschnitt einer angestrahlten InP InGaAs Fotodiode Lawinenfotodioden (englisch avalanche photodiode, daher oft APD genannt) sind hochempfindliche und schnelle Fotodioden. Sie nutzen den Lawinen Durchbruch (Avalanche Effekt), der… …   Deutsch Wikipedia

  • Avalanche-Diode — Avalanche Dioden sind spezielle Halbleiterdioden, die den Effekt des Lawinendurchbruchs (Avalanche Durchbruch) ausnutzen. Durch entsprechende Dotierungsprofile können in Avalanche Dioden Bereiche hoher elektrischer Feldstärke erzeugt werden… …   Deutsch Wikipedia

  • avalanche transit time phenomenon — griūtinio lėkio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. avalanche transit time phenomenon vok. Lawinen Laufzeit Effekt, m rus. лавинно пролётный эффект, m pranc. phénomène d’avalanche et de temps de transit, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Photoelektrischer Effekt — Sonderbriefmarke „Lichtelektrischer Effekt“ in Einsteins 100. Geburtsjahr. (Briefmarken Jahrgang 1979 der Deutschen Bundespost) Unter dem Begriff photoelektrischer Effekt (auch lichtelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt bzw. Fotoeffekt)… …   Deutsch Wikipedia

  • Zener-Effekt — Der Zener Effekt, nach seinem Entdecker Clarence Melvin Zener (1905–1993) benannt, ist das Auftreten eines Stroms (Zener Strom) in Sperrrichtung bei einer hoch dotierten Halbleitersperrschicht durch freie Ladungsträger. Die Grundlage für den… …   Deutsch Wikipedia

  • Impact Avalanche Transit Time Diode — Die IMPATT Diode ist ein Hochfrequenz Halbleiter Bauelement der Mikroelektronik, das als Diode zu den elektronischen Bauelementen gehört. Der Name leitet sich von der englischen Bezeichnung Impact Ionization Avalanche Transit Time Diode ab, im… …   Deutsch Wikipedia

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”