In un diodo, la polarizzazione inversa si riferisce all’applicazione di una tensione ai capi del diodo in modo tale che la tensione sia negativa sul semiconduttore di tipo P e positiva sul semiconduttore di tipo N. In normali condizioni di polarizzazione inversa, una piccola corrente di dispersione può fluire a causa dei portatori minoritari nel materiale semiconduttore. Tuttavia, se la tensione di polarizzazione inversa supera un valore critico noto come tensione di rottura (chiamata anche tensione di rottura o rottura), si verificano cambiamenti significativi nel comportamento del diodo.
Alla tensione di rottura in polarizzazione inversa, il campo elettrico all’interno della regione di svuotamento del diodo diventa sufficientemente forte da ionizzare gli atomi nel materiale semiconduttore. Questo fenomeno provoca un improvviso aumento della corrente attraverso il diodo, spesso indicato come guasto a valanga o guasto Zener, a seconda della costruzione del diodo e del profilo di drogaggio. Durante la rottura a valanga, i portatori ottengono energia sufficiente dal campo elettrico per generare ulteriori portatori di carica attraverso processi di collisione, provocando un rapido aumento del flusso di corrente attraverso il diodo.
Se la tensione di polarizzazione inversa supera il valore di rottura di un diodo, la corrente che attraversa il diodo può aumentare rapidamente, portando potenzialmente al danneggiamento o alla distruzione del diodo a causa del surriscaldamento. Questa condizione è indesiderabile nella maggior parte delle applicazioni circuitali a meno che il diodo non sia specificamente progettato per funzionare in modalità di guasto, come i diodi Zener utilizzati per la regolazione della tensione o i circuiti di protezione. Il superamento della tensione di rottura può far sì che il diodo conduca in polarizzazione inversa oltre la sua capacità prevista, compromettendone la funzionalità e potenzialmente influenzando le prestazioni o la sicurezza dell’intero circuito.
Dopo una caduta di tensione, il comportamento del diodo cambia in modo significativo. Se la rottura avviene in modo controllato, come nei diodi Zener, il diodo può mantenere una tensione relativamente costante tra i suoi terminali nonostante i cambiamenti di corrente. Tuttavia, se il guasto è involontario o eccessivo, il diodo potrebbe guastarsi completamente, causando danni permanenti o guasti all’interno del circuito. È fondamentale garantire che i diodi funzionino entro la tensione nominale specificata per evitare guasti in condizioni operative normali e mantenere l’integrità e l’affidabilità dei circuiti elettronici.
Quando un diodo è polarizzato inversamente, la tensione ai suoi terminali aumenta oltre la soglia alla quale scorre una corrente significativa. Inizialmente, con basse tensioni di polarizzazione inversa, scorre solo una piccola corrente di dispersione dovuta ai portatori minoritari. Tuttavia, quando la tensione di polarizzazione inversa aumenta verso la tensione di rottura del diodo, la corrente attraverso il diodo può aumentare notevolmente a causa dei meccanismi di rottura a valanga o Zener. Questa corrente inversa può potenzialmente danneggiare il diodo o altri componenti del circuito se non adeguatamente gestita o protetta. Pertanto, comprendere le caratteristiche della polarizzazione inversa e garantire limiti di tensione adeguati sono fondamentali per mantenere l’affidabilità e la longevità dei diodi nei circuiti elettronici.