11.3 : Diodo: Polarizzazione Inversa

Un diodo è polarizzato inversamente quando il terminale positivo di una sorgente di tensione esterna, è collegato al materiale di tipo n e il terminale negativo al materiale di tipo p. Questa configurazione si oppone alla direzione naturale del flusso di corrente attraverso il diodo, aumentando di fatto l'ampiezza della regione di svuotamento e il potenziale di barriera. La condizione di polarizzazione inversa produce una corrente di dispersione minima, dovuta principalmente ai portatori di carica minoritari. Questa perdita diventa significativa quando la tensione inversa supera la tensione termica in condizioni ambientali standard, portando a una curva di risposta corrente-tensione (I-V) appiattita. A differenza dell’aumento esponenziale della corrente osservato nella polarizzazione diretta, l’aumento nella polarizzazione inversa è trascurabile.

Tuttavia, in pratica, la corrente inversa nei diodi spesso supera la corrente di saturazione prevista. Ad esempio, i diodi progettati per piccoli segnali, con correnti di saturazione inversa a livello di femtoampere, possono mostrare correnti inverse a livello di nanoampere. Sebbene questa corrente inversa aumenti leggermente con la tensione inversa, questi cambiamenti sono troppo piccoli per influenzare sensibilmente la curva I-V. Questa corrente inversa ha origine dalla generazione di portatore termico all'interno della giunzione, a seconda delle dimensioni fisiche della giunzione del diodo.

Un forte aumento della corrente inversa si verifica quando la tensione inversa applicata, raggiunge una soglia critica nota come tensione di rottura, specifica per ciascun diodo. Questo fenomeno, rappresentato dal ginocchio sulla curva I-V, indica un aumento sostanziale della corrente con un aumento minimo della tensione.

È essenziale riconoscere che la rottura del diodo non è intrinsecamente dannosa, a condizione che la corrente rimanga all'interno della sua area operativa sicura, generalmente definita dalla sua massima capacità di dissipazione di potenza nella scheda tecnica. Per prevenire potenziali danni è necessario un circuito esterno, progettato per limitare la corrente inversa a livelli di sicurezza. I diodi Zener, progettati per funzionare nella regione di guasto per la regolazione della tensione, esemplificano i diodi che funzionano in sicurezza in queste condizioni.