_ بخش دیود (آوالانش Avalanche)

مکانیسم شکست معکوس در (دیودِ آوالانش Avalanche) 

پژوهشگر و نویسنده :  دکتر  (  افشین رشید) 



وقتی ولتاژ بایاس معکوس بالایی به  دیود های (آوالانش Avalanche) اعمال می‌ شود، حامل‌ های الکتریکی که در لایه تخلیه حرکت می‌ کنند، ممکن است به دلیل اثر یونیزاسیون ضربه‌ ای، دچار ضرب بهمنی شوند . این پدیده اولین بار در مطالعه مکانیسم شکست معکوس دیود های نیمه‌ هادی کشف شد. هنگامی که بهره بهمنی حامل‌ ها به مقدار بسیار زیادی می‌ رسد، دیود های (آوالانش Avalanche) وارد حالت شکست بهمنی می‌ شود. با این حال، در گذشته، تا زمانی که میدان الکتریکی در لایه تخلیه برای ایجاد یونیزاسیون برخوردی کافی بود، حامل‌ هایی که از لایه تخلیه عبور می‌ کردند، مقدار مشخصی از ضرب بهمنی داشتند.

-098765_r21v.jpg

untitled-1867676_kyco.jpg


اثر یونیزاسیون ضربه‌ ای همچنین می‌تواند باعث ضرب بهمنی حامل‌ های تولید شده توسط نور شود، به طوری که  دیود های (آوالانش Avalanche) نیمه‌ هادی دارای بهره جریان الکتریکی داخلی باشد. که در آن VB ولتاژ شکست بدنه  n شاخصی مربوط به خواص ماده و انواع حامل‌های تزریق شده است. هنگامی که ولتاژ بایاس اعمال شده بسیار نزدیک به ولتاژ شکست بدنه باشد، دیود بهره جریان نوری بسیار بالایی به دست می‌ آورد. شکست زودرس پیوند PN در هر ناحیه محلی کوچک، استفاده از  دیود های (آوالانش Avalanche) را محدود می‌ کند، بنابراین تنها زمانی که یک دستگاه واقعی در کل صفحه پیوند PN بسیار یکنواخت باشد، می‌ توان بهره جریان نوری متوسط ​​مفید بالایی به دست آورد. بنابراین، از حالت کار، دیود های بهمنی یک  دیود های (آوالانش Avalanche) نیمه‌  که نزدیک بهحالت شکست بهمنی کار می‌ کند (اما به آن نرسیده  است). هادی بسیار یکنواخت است.

میانگین بهره جریان  دیود های (آوالانش Avalanche) با عملکرد خوب می‌ تواند به ده‌ ها، صدها یا حتی بیشتر برسد. قابلیت‌ های یونیزاسیون ضربه‌ ای دو نوع حامل در  نیمه رسانا ها ممکن است متفاوت باشد، بنابراین تزریق حامل‌ هایی با قابلیت‌ های یونیزاسیون بالاتر که به ناحیه تخلیه تزریق می‌ شوند، برای به دست آوردن ضرایب بهمنی بالاتر در شرایط میدان الکتریکی یکسان مفید است. با این حال، ضریب بهمنی جریان  دیود های (آوالانش Avalanche) ایده‌ آل نیست. از آنجایی که یونیزاسیون ضربه‌ ای حامل‌ ها یک فرآیند تصادفی است، بهره بهمنی به‌ دست‌ آمده توسط هر حامل در لایه تخلیه می‌ تواند توزیع احتمال گسترده‌ ای داشته باشد ، بنابراین جریان نوری I پس از ضرب، نوسانات بزرگتری نسبت به جریان نوری I0 قبل از ضرب دارد و باعث نویز اضافی می‌ شود. در مقایسه با ضریب نوری خلاء، این نوع نوسان واضح‌ تر است زیرا هر دو حامل در نیمه‌ رسانا توانایی یونیزاسیون دارند.

  • پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

  • دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک