Por qué la polaridad inversa causa daño

Así que hablando con el lado semiconductor / silicio de las cosas. La expectativa es que las personas que usan el dispositivo lo operen correctamente, por lo que el cableado inverso realmente no está diseñado para el producto (con algunas excepciones). La mayor parte de la polarización inversa (conducción directa en los diodos de protección) proviene de la estructura parásita de la matriz y, como tal, se conducirán fácilmente con resistencias muy bajas y si intenta mover esa estructura con fuerza, las capas metálicas o los cables de unión son Va a perder mucho tiempo. Sobrecalentarse, derretirse y dañarse de manera irrecuperable, es decir, "humo mágico".

Los ejemplos que necesitan manejar este sesgo inverso y sobrevivir serán diseñados para hacerlo. Pero, por lo general, no diseñas proteger a las personas de su propia estupidez a menos que sea endémica.

Una de las preocupaciones que siempre surgirán es el caso de que se trabe con SCR parásitos en el sustrato. Estos pueden ser activados por un sesgo inverso o picos muy altos de \ $ \ frac {\ partial V} {\ partial t} \ $. Sin embargo, por más que esto sea una realidad en el proceso, se dedica mucho tiempo a garantizar que esto no suceda si el producto se diseña correctamente. En resumen, durante la calificación de un nuevo proceso, esto se analiza y se estudia de forma exhaustiva y luego se establecen los parámetros que se utilizan para garantizar que no se produzca la Latch up en el producto final. Estos se manifiestan en el DRC (Design Rules Check) y tienen que ver principalmente con el espaciado de las estructuras y los implantes.

Algunos diseños pueden requerir que estos DRC no se apliquen, si este es el caso, esto se anotará en la hoja de datos. Pero para la mayoría de los productos esto no va a suceder.

  

¿Es porque puede exceder el voltaje de ruptura inverso de los semiconductores?

Esa es una de las razones, pero tendrás que ver el dispositivo como algo mucho más complejo. Por ejemplo, piense en un transistor que normalmente estaría "apagado", pero la polarización negativa lo pone en modo de conducción.

En ese modo, puede llevar una corriente mucho más alta de la que fue diseñada, lo que lleva a la destrucción del dispositivo.

Luego tiene diodos de protección, cuyo trabajo es descomponerse en caso de ESD, o en caso de que deje de suministrar corriente a un motor de manera repentina, y eso causa, por las propiedades inductivas de ese motor, un pico de voltaje negativo. de amplitud muy grande (pero solo para una duración muy corta), que necesita "acortar" lo más rápido posible. Esos diodos normalmente estarían en modo "no conductor", pero si los cableas de manera inversa, conducirán electricidad, se sobrecalentarán y morirán constantemente.

Más ejemplos:

En los diseños de alimentación de modo de conmutación clásicos, a menudo hay un diodo antiparalelo a la bobina excitada; en polarización normal sin el controlador de modo de conmutación activo, no deja pasar ninguna corriente. Si conecta ese circuito a la inversa, el diodo transportará constantemente una corriente alta y se evaporará.

Los condensadores electrolíticos (típicamente, las latas redondas) son sensibles al voltaje y serán rápidamente destruidos por el voltaje inverso, reduciendo su capa dieléctrica de óxido, lo que lleva a gasear, a corrientes altas, a soplar líquidos, a incendios, a los cuatro jinetes apocalípticos y más discos de Justin Bieber.

  

Vi un video donde la batería de un automóvil se conectó accidentalmente   hacia atrás y el fusible principal de 80 amperios explotó pero no se produjo ningún otro daño.   Me hace preguntarme qué falló que sacó tanta corriente?

Nada 'falló'. Con la batería conectada a la inversa, el rectificador en el alternador se habría inclinado hacia adelante, causando que fluya una corriente muy alta porque está conectada directamente a la batería. Afortunadamente, los diodos rectificadores pueden manejar corrientes de pico muy altas, por lo que siempre que el fusible se abra rápidamente deberían estar protegidos.

Aquí hay un circuito típico de alternador. Las flechas en los diodos rectificadores muestran la dirección del flujo de corriente. Normalmente, los diodos dirigen la corriente de las bobinas del estator a la batería, pero bloquean la corriente para que no vuelva a la batería. Sin embargo, si la batería está conectada a la inversa, su terminal positivo está conectado a la tierra del chasis, por lo que puede empujar la corriente hacia arriba a través de los diodos.

La mayoría de los dispositivos de estado sólido tienen componentes que son sensibles a la polaridad, ya sea por diseño o como parte inherente de su composición. Si el dispositivo no está especificado para manejar la polaridad inversa, debe asumir que no puede.

No conecte una fuente de alimentación a un dispositivo para el que no fue diseñado sin verificar primero que el voltaje y la polaridad son correctos. Nunca conecte un dispositivo electrónico directamente a la batería de un automóvil sin un fusible.