Le claquage Zener fait référence à un phénomène dans une diode semi-conductrice polarisée en inverse où la tension aux bornes de la diode dépasse la tension de claquage, provoquant une augmentation rapide du courant traversant la diode. Contrairement aux diodes normales conçues pour bloquer le courant dans le sens inverse, les diodes Zener sont spécialement conçues pour fonctionner de manière fiable dans cette zone de claquage. Pendant le claquage Zener, la diode maintient une tension presque constante à ses bornes, connue sous le nom de tension Zener ou tension de claquage, tout en permettant au courant de circuler librement dans le sens inverse sans endommager la diode.
Le claquage Zener se produit lorsqu’une diode Zener est polarisée en inverse et que la tension appliquée dépasse la tension de claquage spécifique à cette diode. À ce stade, la diode Zener entre dans une région de claquage où elle conduit le courant dans le sens inverse tout en maintenant une tension stable à ses bornes. Cette caractéristique rend les diodes Zener utiles pour les circuits de régulation de tension et de protection, où le maintien d’un niveau de tension précis est essentiel. La tension Zener est généralement spécifiée dans les fiches techniques et détermine le point de fonctionnement de la diode dans la région de claquage.
La tension de claquage d’une diode Zener, souvent appelée simplement tension Zener, est la tension spécifique à laquelle la diode entre en claquage Zener et commence à conduire fortement dans le sens inverse. Cette tension est prédéterminée lors du processus de fabrication de la diode et peut être choisie pour répondre aux exigences spécifiques de régulation de tension des circuits électroniques. Les diodes Zener sont largement utilisées dans les circuits de référence de tension, les régulateurs de tension et les applications de protection contre les surtensions en raison de leurs caractéristiques de claquage stables et de leur capacité à limiter les pointes de tension.
Le claquage Zener et le claquage par avalanche sont deux mécanismes distincts par lesquels les diodes semi-conductrices conduisent dans le sens inverse au-delà de leurs tensions de claquage. Le claquage Zener se produit dans les diodes Zener, qui sont conçues pour fonctionner dans ce mode et présentent une tension de claquage contrôlée. En revanche, le claquage par avalanche se produit dans les diodes ordinaires et se produit en raison de champs électriques élevés dans la région d’appauvrissement de la diode, entraînant une augmentation rapide du courant. Les deux mécanismes impliquent la rupture de l’état de blocage normal de la diode, mais diffèrent par les processus physiques qui provoquent la panne et les caractéristiques du flux de courant qui en résultent.
L’effet Zener, du nom du physicien Clarence Zener, fait spécifiquement référence au processus par lequel les électrons d’un matériau semi-conducteur fortement dopé obtiennent suffisamment d’énergie à partir d’un champ électrique appliqué pour franchir le fossé énergétique et conduire dans le sens inverse. Cet effet est fondamental pour le fonctionnement des diodes Zener et d’autres dispositifs semi-conducteurs qui reposent sur un claquage contrôlé pour diverses applications. L’effet Zener est à la base du comportement stable et prévisible des diodes Zener dans les circuits de régulation et de protection de tension où le maintien d’un niveau de tension précis est crucial.