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, 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 effect — This article is about cryptography; for other meanings, see snowball effect and avalanche (disambiguation) .In cryptography, the avalanche effect refers to a desirable property of cryptographic algorithms, typically block ciphers and… …   Wikipedia

  • avalanche effect — ▪ physics       in physics, a sudden increase in the flow of an electrical current (electric current) through a nonconducting or semiconducting solid when a sufficiently strong electrical force is applied. The ability of most nonmetallic solids… …   Universalium

  • avalanche effect — griūtinis reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. avalanche effect; avalanche multiplication vok. Lawineneffekt, m; Trägermultiplikationseffekt, m rus. лавинный эффект, m pranc. effet d’avalanche, m …   Fizikos terminų žodynas

  • Avalanche breakdown — is a phenomenon that can occur in both insulating and semiconducting materials. It is a form of electric current multiplication that can allow very large currents to flow within materials which are otherwise good insulators. Explanation Avalanche …   Wikipedia

  • Avalanche photodiode — Avalanche photodiodes (APDs) are photodetectors that can be regarded as the semiconductor analog to photomultipliers. By applying a high reverse bias voltage (typically 100 200 V in silicon), APDs show an internal current gain effect (around 100) …   Wikipedia

  • Avalanche (disambiguation) — An avalanche is a cascade of snow down a slope.Groups and things that have been named after the avalanche include:Phenomena: *Rock avalanche *Avalanche breakdown, an electrical process *Avalanche effect, aka bit avalanche , a desirable property… …   Wikipedia

  • avalanche multiplication — griūtinis reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. avalanche effect; avalanche multiplication vok. Lawineneffekt, m; Trägermultiplikationseffekt, m rus. лавинный эффект, m pranc. effet d’avalanche, m …   Fizikos terminų žodynas

  • avalanche photodiode — (in semiconductors) photodiode that uses the avalanche effect to increase the strength of a photocurrent signal and enable fast light controlled switching operations, APD (Electronics) …   English contemporary dictionary

  • Avalanche control — or avalanche defense activities aim at the elimination and reduction of hazard and damage resulting from avalanches. [http://geosurvey.state.co.us/Default.aspx?tabid=400 Mitigation and Land Use Avalanches ] , Colorado Geological Survey] There are …   Wikipedia

  • Avalanche transceiver — Avalanche transceivers are a class of radio transceivers specialized to the purpose of finding people or equipment buried under snow. They are variously called ARVAs (Appareil de Recherche de Victimes en Avalanche, in French), avalanche beacons… …   Wikipedia

Share the article and excerpts

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