Explique como se dá a ruptura por efeito avalanche.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o fenômeno de ruptura por efeito avalanche em dispositivos semicondutores, como diodos de junção PN. Vamos precisar entender como se forma a região de depleção e como o campo elétrico reverso atua sobre os portadores de carga para gerar ionização por impacto.

Passo 2

Quando aplicamos uma tensão reversa \,V_R a um diodo PN, íons fixos positivos e negativos se acumulam perto da junção, criando uma região de depleção praticamente livre de portadores móveis. Essa região gera um campo elétrico \,E cujo módulo cresce com o aumento de \,V_R.

Passo 3

Se a tensão reversa é suficientemente alta, o campo elétrico atinge um valor crítico \,E_c. Nesse campo forte, elétrons e lacunas que escapam da depleção são acelerados até ganhar energia cinética suficiente para causar colisões inelásticas com átomos da rede cristalina.

Passo 4

Durante cada colisão, um portador acelerado pode ionizar um átomo, liberando um par elétron–lacuna adicional. Esses novos portadores também são acelerados pelo mesmo campo e, por sua vez, podem ionizar outros átomos. Esse processo em cadeia recebe o nome de ionização por impacto ou avalanche.

Passo 5

Quando a multiplicação de portadores cresce exponencialmente, surge uma corrente de avalanche que rompe a barreira potencial da junção mesmo sem aumento adicional de tensão. A partir desse ponto, o diodo apresenta uma elevação brusca de corrente reversa à custa de uma ligeira variação adicional de \,V_R.

Resposta

A ruptura por efeito avalanche ocorre quando, sob alta tensão reversa, o campo elétrico na região de depleção acelera portadores a ponto de provocarem ionização por impacto em cadeia. Isso gera multiplicação exponencial de elétrons e lacunas e, consequentemente, uma corrente reversa intensa que caracteriza a ruptura do dispositivo.

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