פריצת מפולת
פריצת מפולת (באנגלית: Avalanche Breakdown) היא תופעה פיזיקלית המתרחשת בצומת של מוליך למחצה (במיוחד בצומת p-n), כאשר מופעל עליו מתח הפוך גבוה מאוד. התופעה מתבטאת בעלייה פתאומית וחדה בזרם החשמלי, מבלי שינוי משמעותי במתח ההפוך.
מנגנון הפעולה
כאשר מופעל על צומת p-n מתח הפוך, נוצר שדה חשמלי בצומת, המונע מעבר של מטענים חופשיים. כל עוד המתח נמוך, זורם זרם זעיר של נשאי מיעוט (זרם זליגה). עם העלאת המתח ההפוך לרמות גבוהות במיוחד, השדה החשמלי בצומת נעשה חזק דיו כדי להאיץ את האלקטרונים (או החורים) לרמות אנרגיה גבוהות.
אלקטרונים מואצים אלו עשויים להתנגש באטומי הסריג הגבישי, ולגרום לשחרור אלקטרונים נוספים בתהליך המכונה יינון במכה (impact ionization). האלקטרונים החדשים מואצים גם הם, ומתנגשים באטומים נוספים – תהליך זה יוצר תגובת שרשרת, שמביאה לזרם הולך וגדל בצורה אקספוננציאלית – זוהי פריצת המפולת.
הבדל מפריצת זנר
פריצת מפולת נבדלת מפריצת זנר בכך שהיא מבוססת על יינון במכה, בעוד שפריצת זנר (מתרחשת במתחים נמוכים יותר, בדרך כלל מתחת ל־5.6 וולט) נובעת מתופעה קוונטית של מנהור אלקטרונים דרך מחסום הפוטנציאל.
לעיתים, דיודות זנר הפועלות במתחים גבוהים יחסית מסתמכות למעשה על מנגנון של פריצת מפולת, אך עדיין נקראות "דיודות זנר" לצורכי שימוש.
שימושים והשלכות
- פריצת מפולת מנוצלת באופן מבוקר בדיודות זנר ודיודות מפולת (Avalanche Diodes).
- ברכיבים כמו טרנזיסטורים, פריצת מפולת עלולה לגרום נזק בלתי הפיך, אם לא מגבילים את הזרם באופן חיצוני.
- תופעה זו היא גם עיקרון הפעולה של חיישנים פוטו־אלקטרוניים מסוימים, כמו Avalanche Photodiodes (APD).
ראו גם
קישורים חיצוניים
- Microelectronic Circuit Design — Richard C Jaeger — מסת"ב 0-07-114386-6
- The Art of Electronics — Horowitz & Hill — מסת"ב 0-521-37095-7
- University of Colorado guide to Advance MOSFET design (אורכב 08.02.2006 בארכיון Wayback Machine)
- McKay, K. (1954). "Avalanche Breakdown in Silicon". Physical Review. 94 (4): 877–884. Bibcode:1954PhRv...94..877M. doi:10.1103/PhysRev.94.877.
- Power MOSFET avalanche characteristics and ratings - ST Application Note AN2344
- Power MOSFET Avalanche Design Guidelines - Vishay Application Note AN-1005
פריצת מפולת41893834Q175906