Aquí hay una explicación más detallada del proceso de avalancha cuántica:
1. Alto campo eléctrico: Cuando se aplica un campo eléctrico suficientemente alto a través de un no conductor o un semiconductor, las bandas de energía dentro del material se distorsionan y la banda prohibida entre la banda de valencia y la banda de conducción se reduce.
2. Túnel de electrones: Bajo la influencia del fuerte campo eléctrico, los electrones de la banda de valencia pueden superar la banda prohibida reducida y atravesar la barrera de energía hacia la banda de conducción. Este proceso requiere menos energía en comparación con la excitación térmica de los electrones, que es la forma habitual en que los electrones saltan a través de la banda prohibida.
3. Multiplicación de portadores: Los electrones que hacen túneles en la banda de conducción obtienen energía del campo eléctrico y se aceleran, chocando con otros electrones de valencia. Estas colisiones provocan una mayor ionización y la generación de pares electrón-hueco adicionales. Este proceso se conoce como ionización por impacto o multiplicación de portadores.
4. Efecto avalancha: Los electrones y huecos recién generados pueden repetir el proceso de ionización por impacto, lo que lleva a un efecto similar a una reacción en cadena en el que el número de portadores de carga aumenta exponencialmente. Esto amplifica rápidamente la corriente eléctrica, lo que hace que el material experimente una transición repentina de un estado no conductor a uno conductor.
5. Formación de plasma: A medida que la densidad de los portadores de carga continúa aumentando, la resistividad eléctrica del material disminuye y comienza a comportarse como un plasma. En este estado de plasma coexisten una gran cantidad de electrones libres y huecos, lo que permite que el material conduzca la electricidad de manera eficiente.
La avalancha cuántica es un fenómeno crítico en varios dispositivos y aplicaciones electrónicos, incluidos fotodiodos de avalancha, fotomultiplicadores e interruptores de alta potencia. También es importante para comprender el comportamiento de los materiales bajo campos eléctricos extremos, como rayos o averías eléctricas en aisladores.
