Este proceso puede ocurrir cuando se aplica un campo eléctrico suficientemente fuerte al material, lo que hace que los portadores de carga libres ganen suficiente energía para chocar e ionizar otros átomos o moléculas, generando así portadores de carga adicionales. Estos portadores de carga recién generados pueden luego ionizar otros átomos o moléculas, creando una reacción en cadena que resulta en un crecimiento exponencial en el número de portadores de carga libres y una disminución correspondiente en la resistencia del material.
A medida que aumenta la intensidad del campo eléctrico, la probabilidad de una avalancha cuántica también aumenta, llegando finalmente a un punto crítico en el que el material sufre una transición repentina de no conductor a conductor.
Esta transición va acompañada de una fuerte caída de la resistencia del material y un correspondiente aumento de su conductividad. La intensidad del campo eléctrico crítico necesaria para que se produzca una avalancha cuántica depende de las propiedades del material, como su banda prohibida, masa efectiva y constante dieléctrica.
La avalancha cuántica desempeña un papel crucial en diversos dispositivos y fenómenos electrónicos, como los diodos Zener, los fotodiodos de avalancha y las uniones de túneles metal-aislante-metal (MIM).
En los diodos Zener, la avalancha cuántica se utiliza para lograr una referencia de voltaje estable, mientras que en los fotodiodos de avalancha permite la detección de luz de baja intensidad amplificando la señal mediante la multiplicación de portadores de carga. Las uniones de túnel MIM, por otro lado, dependen de la avalancha cuántica para lograr un estado de alta resistencia en dispositivos de memoria no volátiles.
