Mikä on Avalanche-diodi?

Diodit ovat laitteita, jotka estävät sähköisen signaalin kulkemisen niiden läpi yhteen suuntaan, mutta sallivat signaalin kulkemisen toiseen suuntaan. Kun tavallinen puolijohdediodi estää signaalin, on mahdollista, että signaalin jännite nousee liian korkeaksi, jotta diodi voi ohjata. Siinä vaiheessa diodi epäonnistuu ja antaa signaalin kulkea, ja se todennäköisesti tuhoutuu jännitteen kulkeutuessa sen läpi. Kutsutaan diodin lumivyörypisteeksi, kun tämä vaikutus alkaa, se ei yleensä pysähdy ennen kuin se on kulkenut, tuhoten monet, ellei kaikki, polullaan olevista piirikomponenteista. Lumivyörydiodi on erityinen diodi, joka kestää lumivyörytapahtuman ja käyttää lumivyöryefektiä normaalissa toiminnassaan.

Kaikki puolijohdediodit on valmistettu kahdesta puolijohdemateriaalista, yleensä piistä, jotka on sulatettu yhteen. Yhdellä kappaleella materiaalia, katodilla, on positiivinen varaus. Toisella kappaleella, anodilla, on negatiivinen varaus.
Nämä diodit ohjaavat virtauksen suuntaa piireissä. Kun sähkövirta syötetään diodin anodiin, se kulkee positiivisesti varautuneen materiaalin poikki kohti negatiivista katodia ja siirtyy sitten katodista muuhun piiriin. Tässä tilassa toimiva diodi on biasoitu eteenpäin.

Jos sama virta on kytketty katodiin, se yksinkertaisesti pysähtyy katodin identtisellä varauksella ja diodi estää sen. Tässä tilassa oleva diodi on käänteinen esijännite. Jos tämä jännite on kuitenkin riittävän korkea, sillä voi olla tarpeeksi tehoa hypätäkseen katodin läpi ja saavuttaakseen positiivisen anodin. Jos näin tapahtuu, virta johdetaan ulos diodin anodista ja diodi on lumivyörytilassa. Tämä tila tuhoaa tavallisesti vakiodiodin sekä kaikki muut diodin ja maadoituspisteen välissä olevat piirikomponentit.

Lumivyörydiodi on suunniteltu hyvin erityisellä tavalla, jotta se voi käyttää lumivyöryefektiä. Sen sijaan, että odottaisi jännitteen nousevan liian suureksi, jotta diodi pystyy käsittelemään ja vyörymään hallitsemattomasti, lumivyörydiodi käynnistää tarkoituksella lumivyöryefektin ennalta määrätyllä jännitteellä. Tämä ennalta määrätty jännite ei ole tarpeeksi vahva vaurioittamaan diodia, mikä sallii lumivyörydiodin johtaa liiallisen tehon pois piiristä maahan. Tällä tavalla lumivyörydiodi toimii paljolti samalla tavalla kuin vuotoaukko sallii padon ohjata liiallisia tulvavesiä.

Lumivyörydiodia käytetään usein piireissä suojaamaan ei-toivottuja tai odottamattomia jännitteitä vastaan, jotka voivat muuten vahingoittaa piirejä. Tällaisten diodien katodit on yleensä kytketty piirin sähkövirran pääreitille ja anodit sähkömaahan. Tämän kokoonpanon avulla he voivat ohjata uhkaavat jännitteet suoraan maahan sen sijaan, että ne voisivat kulkea piirin läpi ja tuhota sen. Tämän kokoonpanon lumivyörydiodit toimivat puristusdiodeina, koska ne kiinnittävät tai kiinnittävät piirin kokeman maksimijännitteen esiasetettuun tasoon.