Todos los libros de texto y artículos sobre diodos hablan de polarización directa o polarización inversa y tensión de ruptura. No sé por qué el voltaje de ruptura nunca está relacionado con el sesgo directo.
Creo que lo mismo podría suceder en realidad en el modo de polarización directa, como puede ocurrir en el modo de polarización inversa. Si aplicamos mucho más voltaje que 0.7 V en dirección hacia adelante, esto sigue siendo malo y puede llevar a una condición de descomposición.
Es una simple cuestión de definiciones. En cualquier dirección, hay un voltaje por encima del cual el diodo comienza a conducir una gran corriente por un pequeño aumento (o disminución en el caso inverso) en el voltaje. Los detalles más finos de la función de voltaje-corriente en cada dirección son algo diferentes, pero como una aproximación de primer orden, por encima de un mínimo (voltaje de ruptura inversa) y por debajo de un máximo (voltaje directo), un diodo no conduce en absoluto, y en Los voltajes por debajo o por encima de estos límites conducen mucho. Esta aproximación es suficiente para la mayoría de los propósitos de ingeniería.
El motivo de la diferencia en términos es que el mecanismo físico subyacente es bastante diferente. El voltaje directo tiene que ver con la naturaleza del semiconductor, y para todos los diodos de silicio PN, esto será de aproximadamente 0.65V. La tensión de ruptura inversa depende adicionalmente de la geometría y el diseño del dispositivo, y se puede alcanzar una gran variedad de valores, incluso entre los diodos de silicio PN.
Además, no permita que el término "desglose" sugiera que el diodo se "rompe". Lo que se "rompe" es el estado habitual del diodo que evita el flujo de corriente inversa. Una vez que se excede la tensión de ruptura inversa, el diodo no se daña necesariamente. Sin embargo, una gran corriente fluirá, y si esta corriente no está limitada (por ejemplo, por una resistencia en serie), entonces el diodo se sobrecalentará. Entonces se dañará.
Tenga en cuenta que esto no es realmente diferente del caso cuando el diodo tiene polarización directa. Cualquier intento de aplicar significativamente más que el voltaje directo dará como resultado una corriente muy grande que sobrecalienta el diodo y lo destruye. Limitar la corriente evita daños.
Los diodos de silicio ordinarios (ejemplo, 1n4148) a menudo no se operan intencionalmente en la ruptura inversa. Su comportamiento en este modo de operación generalmente no se especifica, excepto por algún voltaje mínimo de ruptura inversa. Hay otros diodos, como los diodos Zener, que se operan generalmente en un desglose inverso (aunque el mecanismo físico es algo diferente). Estos diodos tienen un comportamiento más completamente especificado en esta operación, porque en virtud de su diseño, los parámetros operativos relevantes pueden ser más predecibles y estables.
¡Es difícil aplicar un voltaje directo de mucho más de 0.7V a través de un diodo, porque el diodo conduce cuando está polarizado hacia adelante! El siguiente gráfico muestra que la corriente a través de un diodo aumenta muy rápidamente (de hecho, exponencialmente) al aumentar el voltaje directo.
Si la tensión directa a través del diodo fuera mucho más que 0.7V, la corriente que fluye a través del diodo sería muy superior a su corriente máxima nominal, y causaría un sobrecalentamiento rápido.
La frase 'tensión de ruptura directa' se usa a veces para referirse a la tensión directa de ~ 0.6V (para un diodo de silicio) a la cual, en el modelo más simple de comportamiento de diodo, el diodo 'comienza a conducir'.
Bueno, sí, esto podría pasar. Pero vea, la corriente de avería se debe a los operadores minoritarios que son muy inferiores a los operadores mayoritarios. Ahora, en primer lugar, si aplica un alto voltaje, la corriente debida a la mayoría de los operadores será alta. Además, en el desglose se generarán portadores mayoritarios junto con portadores minoritarios, pero la corriente debida a los portadores mayoritarios creció exponencialmente, mientras que en el sesgo inverso los portadores mayoritarios no pudieron conducir, pero este no es el caso, por lo que la contribución La cantidad de transportistas minoritarios seguirá siendo muy baja y, como resultado, no contribuirán mucho. Además, el diodo generalmente se quema debido al calor generado y el circuito ya no está cerrado.
El punto clave es actual en el sesgo hacia adelante, crece exponencialmente e incluso cuando no se crean operadores, su corriente es despreciable debido a este crecimiento exponencial.
No hay fenómenos como el desglose en las condiciones de sesgo directo. La ruptura inversa es una condición repentina al alcanzar un cierto voltaje inverso. La conducción de voltaje hacia adelante ocurre de manera continua; no hay un 0.7V mágico donde los diodos comienzan a conducir; es un aumento gradual de la conducción tan pronto como se aplica un voltaje positivo. Mucha gente dice 0.7V porque es un valor promedio conveniente de usar. .
Es un mecanismo totalmente diferente en el sesgo inverso. De hecho, hay dos mecanismos, uno llamado desglose por avalancha y otro llamado desglose Zener. Una vez más, reitero, estos son fenómenos de un diodo de polarización inversa.
En realidad, hay algunos diodos que se descomponen en la polarización directa, que se denominan diodos Esaki o diodos de túnel. Básicamente, la unión P-N está tan fuertemente dopada que el campo eléctrico incorporado ya está cerca de romperse sin ningún sesgo. Cuando se aplica una pequeña cantidad (0,3 V) de sesgo directo, el dispositivo se descompone.
Estos diodos ya no se usan mucho, pero solían usarse en amplificadores de microondas y radares antes de que el rendimiento del transistor fuera lo suficientemente bueno.