Les pannes dans les diodes à polarisation inverse se produisent principalement en raison de l’application d’une tension qui dépasse la tension nominale de claquage de la diode. Lorsqu’une diode est polarisée en inverse, ce qui signifie que la tension à ses bornes est appliquée dans le sens opposé à son fonctionnement direct prévu, une tension inverse suffisamment élevée peut rendre la diode fortement conductrice. Cette situation conduit à une panne, où la diode conduit un courant important de manière incontrôlable, ce qui peut l’endommager de façon permanente si le courant dépasse ses valeurs nominales maximales.
L’apparition d’un claquage en polarisation inverse est fondamentalement due au champ électrique traversant la région d’appauvrissement à l’intérieur de la diode. En polarisation inverse, ce champ électrique peut devenir suffisamment fort pour provoquer une accélération des électrons et des trous dans la région d’appauvrissement, conduisant à une collision et à la génération ultérieure de paires électron-trou. Ce phénomène crée une augmentation soudaine du courant traversant la diode, appelée courant de claquage, qui peut entraîner une surchauffe et éventuellement une panne si elle n’est pas contrôlée.
Plusieurs facteurs contribuent au claquage d’une diode, notamment les propriétés matérielles du semi-conducteur à partir duquel elle est fabriquée, les dimensions physiques de la structure de la diode et la quantité de tension inverse appliquée. Différents types de diodes ont des mécanismes et des caractéristiques de claquage différents, telles que les diodes Zener conçues pour fonctionner en claquage inverse pour réguler la tension, tandis que d’autres, comme les diodes de redressement standard, ne sont généralement pas destinées à fonctionner en mode claquage.
La tension de claquage d’une diode polarisée en inverse fait référence à la tension spécifique à laquelle la diode commence à conduire fortement en polarisation inverse, conduisant à un claquage. Cette tension est un paramètre critique spécifié par le fabricant et indique la tension inverse maximale que la diode peut supporter sans tomber en panne. Le dépassement de cette tension peut entraîner des dommages irréversibles à la diode en raison d’un flux de courant excessif et d’une génération de chaleur.
Lorsqu’une diode est soumise à une polarisation inverse, elle bloque normalement le flux de courant, ne laissant passer qu’un faible courant de fuite. Cependant, à mesure que la tension inverse augmente vers la tension de claquage de la diode, le champ électrique dans la région d’appauvrissement devient plus fort. À la tension de claquage, la région d’appauvrissement se brise et le courant augmente soudainement, provoquant une forte conduction de la diode dans le sens inverse. Ce comportement est caractéristique des diodes Zener utilisées dans la régulation de tension ou des diodes à avalanche utilisées dans les circuits de protection, où le claquage contrôlé est utilisé pour des applications spécifiques.