La rottura Zener si riferisce a un fenomeno in un diodo a semiconduttore con polarizzazione inversa in cui la tensione ai capi del diodo supera la tensione di rottura, provocando un rapido aumento della corrente attraverso il diodo. A differenza dei normali diodi progettati per bloccare la corrente nella direzione opposta, i diodi Zener sono appositamente progettati per funzionare in modo affidabile in questa regione di guasto. Durante la rottura Zener, il diodo mantiene una tensione quasi costante tra i suoi terminali, nota come tensione Zener o tensione di rottura, consentendo alla corrente di fluire liberamente nella direzione inversa senza danneggiare il diodo.
La rottura Zener si verifica quando un diodo Zener è polarizzato inversamente e la tensione applicata supera la tensione di rottura specifica di quel diodo. A questo punto, il diodo Zener entra in una regione di rottura dove conduce la corrente nella direzione opposta mantenendo una tensione stabile tra i suoi terminali. Questa caratteristica rende i diodi Zener utili per la regolazione della tensione e i circuiti di protezione, dove il mantenimento di un livello di tensione preciso è fondamentale. La tensione Zener è generalmente specificata nelle schede tecniche e determina il punto di funzionamento del diodo nella regione di guasto.
La tensione di rottura di un diodo Zener, spesso chiamata semplicemente tensione Zener, è la tensione specifica alla quale il diodo entra in rottura Zener e inizia a condurre pesantemente nella direzione opposta. Questa tensione è predeterminata durante il processo di produzione del diodo e può essere scelta per soddisfare specifici requisiti di regolazione della tensione nei circuiti elettronici. I diodi Zener sono ampiamente utilizzati nei circuiti di riferimento di tensione, nei regolatori di tensione e nelle applicazioni di protezione da sovratensione grazie alle loro caratteristiche di rottura stabile e alla capacità di bloccare i picchi di tensione.
La rottura Zener e la rottura a valanga sono due meccanismi distinti mediante i quali i diodi semiconduttori conducono nella direzione inversa oltre le loro tensioni di rottura. La rottura Zener si verifica nei diodi Zener, che sono progettati per funzionare in questa modalità e presentano una tensione di rottura controllata. Al contrario, la rottura a valanga si verifica nei diodi ordinari e si verifica a causa di elevati campi elettrici all’interno della regione di esaurimento del diodo, portando ad un rapido aumento della corrente. Entrambi i meccanismi comportano la rottura del normale stato di blocco del diodo ma differiscono nei processi fisici che causano la rottura e nelle risultanti caratteristiche del flusso di corrente.
L’effetto Zener, dal nome del fisico Clarence Zener, si riferisce specificamente al processo mediante il quale gli elettroni in un materiale semiconduttore fortemente drogato ottengono energia sufficiente da un campo elettrico applicato per attraversare il gap energetico e condurre nella direzione opposta. Questo effetto è fondamentale per il funzionamento dei diodi Zener e di altri dispositivi a semiconduttore che si basano su un guasto controllato per varie applicazioni. L’effetto Zener è alla base del comportamento stabile e prevedibile dei diodi Zener nei circuiti di protezione e regolazione della tensione in cui è fondamentale mantenere un livello di tensione preciso.