La ruptura Zener se refiere a un fenómeno en un diodo semiconductor con polarización inversa donde el voltaje a través del diodo excede el voltaje de ruptura, lo que provoca un rápido aumento de la corriente a través del diodo. A diferencia de los diodos normales que están diseñados para bloquear la corriente en la dirección inversa, los diodos Zener están especialmente diseñados para operar en esta región de ruptura de manera confiable. Durante la ruptura Zener, el diodo mantiene un voltaje casi constante a través de sus terminales, conocido como voltaje Zener o voltaje de ruptura, mientras permite que la corriente fluya libremente en la dirección inversa sin dañar el diodo.
La ruptura Zener ocurre cuando un diodo Zener tiene polarización inversa y el voltaje aplicado excede el voltaje de ruptura específico de ese diodo. En este punto, el diodo Zener entra en una región de ruptura donde conduce corriente en dirección inversa mientras mantiene un voltaje estable en sus terminales. Esta característica hace que los diodos Zener sean útiles para circuitos de protección y regulación de voltaje, donde mantener un nivel de voltaje preciso es fundamental. El voltaje Zener generalmente se especifica en las hojas de datos y determina el punto de operación del diodo en la región de ruptura.
El voltaje de ruptura de un diodo Zener, a menudo denominado simplemente voltaje Zener, es el voltaje específico al cual el diodo entra en ruptura Zener y comienza a conducir fuertemente en la dirección inversa. Este voltaje está predeterminado durante el proceso de fabricación del diodo y puede elegirse para cumplir con los requisitos de regulación de voltaje específicos en los circuitos electrónicos. Los diodos Zener se utilizan ampliamente en circuitos de referencia de voltaje, reguladores de voltaje y aplicaciones de protección contra sobretensiones debido a sus características de ruptura estables y su capacidad para bloquear picos de voltaje.
La ruptura Zener y la ruptura por avalancha son dos mecanismos distintos mediante los cuales los diodos semiconductores conducen en dirección inversa más allá de sus voltajes de ruptura. La ruptura Zener ocurre en los diodos Zener, que están diseñados para funcionar en este modo y exhiben un voltaje de ruptura controlado. Por el contrario, la ruptura por avalancha ocurre en diodos ordinarios y ocurre debido a campos eléctricos elevados dentro de la región de agotamiento del diodo, lo que lleva a un rápido aumento de la corriente. Ambos mecanismos implican la ruptura del estado de bloqueo normal del diodo, pero difieren en los procesos físicos que causan la ruptura y las características resultantes del flujo de corriente.
El efecto Zener, que lleva el nombre del físico Clarence Zener, se refiere específicamente al proceso mediante el cual los electrones en un material semiconductor fuertemente dopado obtienen suficiente energía de un campo eléctrico aplicado para cruzar la brecha de energía y conducir en la dirección inversa. Este efecto es fundamental para el funcionamiento de los diodos Zener y otros dispositivos semiconductores que dependen de una ruptura controlada para diversas aplicaciones. El efecto Zener subyace al comportamiento estable y predecible de los diodos Zener en circuitos de protección y regulación de voltaje donde mantener un nivel de voltaje preciso es crucial.