Panne d'avalanche - Avalanche breakdown
Le claquage par avalanche (ou « l'effet d'avalanche ») est un phénomène qui peut se produire dans les matériaux isolants et semi-conducteurs. C'est une forme de multiplication de courant électrique qui peut permettre des courants très importants dans des matériaux qui sont par ailleurs de bons isolants. C'est une sorte d' avalanche d'électrons . Le processus d'avalanche se produit lorsque les porteurs dans la région de transition sont accélérés par le champ électrique à des énergies suffisantes pour créer des paires électron-trou mobiles ou libres via des collisions avec des électrons liés.
Explication
Les matériaux conduisent l'électricité s'ils contiennent des porteurs de charge mobiles. Il existe deux types de porteurs de charge dans un semi-conducteur : les électrons libres ( électrons mobiles) et les trous d'électrons (trous mobiles auxquels manquent les électrons des états électroniques normalement occupés). Un électron normalement lié (par exemple, dans une liaison) dans une diode polarisée en inverse peut se détacher en raison d'une fluctuation ou d'une excitation thermique, créant une paire mobile électron-trou. S'il y a un gradient de tension (champ électrique) dans le semi-conducteur, l'électron se déplacera vers la tension positive tandis que le trou se déplacera vers la tension négative. Habituellement, l'électron et le trou se déplaceront simplement vers les extrémités opposées du cristal et entreront dans les électrodes appropriées. Lorsque le champ électrique est suffisamment fort, l'électron ou le trou mobile peut être accéléré à des vitesses suffisamment élevées pour libérer d'autres électrons liés, créant plus de porteurs de charge libres, augmentant le courant et conduisant à d'autres processus de « coupure » et créant une avalanche. De cette manière, de grandes portions d'un cristal normalement isolant peuvent commencer à conduire.
La chute de tension importante et éventuellement le courant important lors du claquage entraînent nécessairement la génération de chaleur. Par conséquent, une diode placée dans une application d'alimentation de blocage inverse sera généralement détruite par panne si le circuit externe permet un courant important. En principe, le claquage par avalanche n'implique que le passage d'électrons et n'a pas besoin d'endommager le cristal. Les diodes à avalanche (généralement rencontrées sous le nom de diodes Zener haute tension ) sont construites pour se décomposer à une tension uniforme et pour éviter l'encombrement du courant pendant la panne. Ces diodes peuvent supporter indéfiniment un niveau de courant modéré pendant le claquage.
La tension à laquelle se produit le claquage est appelée tension de claquage . Il y a un effet d' hystérésis ; une fois qu'un claquage par avalanche s'est produit, le matériau continuera à conduire même si la tension à ses bornes chute en dessous de la tension de claquage. Ceci est différent d'une diode Zener , qui cessera de conduire une fois que la tension inverse chute en dessous de la tension de claquage.
Voir également
Les références
- Conception de circuits microélectroniques — Richard C Jaeger — ISBN 0-07-114386-6
- L'art de l'électronique — Horowitz & Hill — ISBN 0-521-37095-7
- Guide de l'Université du Colorado pour la conception avancée de MOSFET
- McKay, K. (1954). "Rupture d'avalanche dans le silicium". Examen physique . 94 (4) : 877-884. Bibcode : 1954PhRv ... 94..877M . doi : 10.1103/PhysRev.94.877 .
- Caractéristiques et caractéristiques des avalanches Power MOSFET - Note d'application ST AN2344
- Directives de conception d'avalanche de MOSFET de puissance - Note d'application Vishay AN-1005