Avalanche-Diode

Eine Avalanchediode ist eine Diode, die den Avalancheeffekt (Lawinen-Trägervervielfachung) ausnutzt. Sie hat in einem Teil ihrer Spannungs-Strom-Kennlinie einen negativen differentiellen Widerstand.

Negativer differentieller Widerstand

Eine Avalanchediode hat in einem Bereich ihrer Kennlinie einen negativen differentiellen Widerstand. Bei Betrieb in diesem Bereich sinkt die Spannung bei steigender Stromstärke. Zur Stromstärkebegrenzung wird die Avalanchediode in diesem Bereich mit einer Konstantstromquelle betrieben. Man kann die Avalanchediode verwenden, um einen Schwingkreis zu entdämpfen.

Auch viele normale Dioden weisen einen solchen Bereich auf, er liegt aber außerhalb des vorgesehenen Arbeitsbereiches.

Einsatz

Erzeugung von Schwingungen

Durch den negativen differentiellen Widerstand kann ein Schwingkreis entdämpft werden, so dass ungedämpfte elektrische Schwingungen entstehen.

Rauschgenerator

Durch den Lawineneffekt wird auch das Rauschen verstärkt bzw. erzeugt. Deshalb kann eine Avalanchediode als Rauschgenerator eingesetzt werden.

Photonenzähler

Avalanchedioden werden als Photodioden-Halbleiterdetektoren zum Zählen einzelner Photonen eingesetzt.

Hierzu werden sie beispielsweise mit einem großen Vorwiderstand in Sperrrichtung betrieben. Durch die hohe Feldstärke reicht ein einzelnes Photon, um ein Elektron freizusetzen, das beschleunigt vom Feld in der Sperrschicht, einen Lawineneffekt auslöst (sog. Durchbruch ). Der Widerstand verhindert, dass die Diode durchgebrochen bleibt ( passive Quenching ). Die Diode geht dadurch wieder in den gesperrten Zustand über. Der Vorgang wiederholt sich selbsttätig und die Stromimpulse können gezählt werden. Da es sich um stochastische Effekte handelt und auch eine Erholpause vorhanden ist, ist die Quanteneffizienz kleiner Eins.

Siehe auch: Lawinenphotodiode

Referenzspannung

Ein anderes Einsatzgebiet ist die Erzeugung einer Referenzspannung (bei Spannungen unter ca. 5 V überwiegt der Zenereffekt, weshalb in dieser Anwendung auch Zenerdioden häufig falsch als Avalanchedioden bezeichnet werden). Bei 5V halten sich Avalanche.- und Zenereffekt in etwa die Waage, weshalb sich hier die gegenläufigen Temperaturkoeffizienten aufheben.

Überspannungsschutz

Des Weiteren kann man damit empfindliche elektronische Systeme vor zu hohen Eingangsspannungen schützen.