I guasti nei diodi a polarizzazione inversa si verificano principalmente a causa dell’applicazione di una tensione che supera la tensione di rottura nominale del diodo. Quando un diodo è polarizzato inversamente, ovvero la tensione ai suoi capi viene applicata nella direzione opposta al funzionamento diretto previsto, una tensione inversa sufficientemente elevata può causare una forte conduzione del diodo. Questa situazione porta al guasto, in cui il diodo conduce una grande corrente in modo incontrollabile, danneggiandolo potenzialmente in modo permanente se la corrente supera i valori massimi.
Il verificarsi della rottura nella polarizzazione inversa è fondamentalmente dovuto al campo elettrico attraverso la regione di svuotamento all’interno del diodo. Nella polarizzazione inversa, questo campo elettrico può diventare abbastanza forte da causare un’accelerazione degli elettroni e delle lacune nella regione di svuotamento, portando alla collisione e alla successiva generazione di coppie elettrone-lacuna. Questo fenomeno crea un improvviso aumento della corrente attraverso il diodo, noto come corrente di rottura, che può portare al surriscaldamento e ad eventuali guasti se non controllato.
Diversi fattori contribuiscono alla rottura di un diodo, comprese le proprietà del materiale del semiconduttore di cui è costituito, le dimensioni fisiche della struttura del diodo e la quantità di tensione inversa applicata. Diversi tipi di diodi hanno meccanismi e caratteristiche di rottura diversi, come i diodi Zener progettati per funzionare in modalità di rottura inversa per regolare la tensione, mentre altri, come i diodi raddrizzatori standard, in genere non sono destinati a funzionare in modalità di rottura.
La tensione di rottura di un diodo con polarizzazione inversa si riferisce alla tensione specifica alla quale il diodo inizia a condurre fortemente in polarizzazione inversa, portando alla rottura. Questa tensione è un parametro critico specificato dal produttore e indica la massima tensione inversa che il diodo può sopportare senza subire guasti. Il superamento di questa tensione può provocare danni irreversibili al diodo a causa dell’eccessivo flusso di corrente e della generazione di calore.
Quando un diodo è soggetto a polarizzazione inversa, normalmente blocca il flusso di corrente, consentendo il passaggio solo di una piccola corrente di dispersione. Tuttavia, quando la tensione inversa aumenta verso la tensione di rottura del diodo, il campo elettrico nella regione di svuotamento diventa più forte. Alla tensione di rottura, la regione di svuotamento si rompe e la corrente aumenta improvvisamente, facendo sì che il diodo conduca fortemente nella direzione inversa. Questo comportamento è caratteristico dei diodi Zener utilizzati nella regolazione della tensione o dei diodi a valanga utilizzati nei circuiti di protezione, dove la rottura controllata viene utilizzata per applicazioni specifiche.