Quando ocorre a tensão de ruptura em um diodo?
Passo 1
O enunciado pergunta “Quando ocorre a tensão de ruptura em um diodo?”. Aqui o conteúdo é caracterização do diodo em polarização reversa e os mecanismos de Avalanche e Zener. Para responder, vamos entender primeiro o que acontece na junção PN quando aplicamos tensão reversa e como surge a quebra do isolamento.
Passo 2
Em polarização reversa, aplicamos ao diodo uma tensão tal que o semicondutor tipo P fica ligado ao polo negativo da fonte e o tipo N ao polo positivo. Isso alarga a região de depleção (onde não há portadores livres) e aumenta o campo elétrico interno. Enquanto essa tensão for baixa, a corrente de fuga é mínima e o diodo permanece bloqueando.
Passo 3
À medida que elevamos a tensão reversa, o campo elétrico na região de depleção cresce. Existe um valor crítico de campo,
, no qual os elétrons valência ganham energia suficiente para ionizar átomos por colisão, gerando pares elétron-buraco adicionais. Esse processo gera mais portadores livres e conduz corrente intensa.
Passo 4
Quando a tensão reversa aplicada ultrapassa o valor chamado tensão de ruptura, normalmente indicado por
, o diodo entra em processo de avalanche (em diodos com dopagem mais baixa) ou de efeito Zener (em diodos com dopagem mais alta e
abaixo de aproximadamente
,V). Em ambos os casos, ocorre uma forte condução reversa sem danificar o diodo, desde que não ultrapasse a corrente máxima especificada.
Passo 5
Portanto, a tensão de ruptura de um diodo é atingida no momento em que a tensão reversa aplicada excede
, provocando um aumento súbito da corrente devido à ionização por avalanche ou à desagregação de elétrons na junção (efeito Zener). Esse fenômeno define o limite de bloqueio reverso do diodo.
Resposta
A tensão de ruptura em um diodo ocorre quando a tensão reversa aplicada ultrapassa o valor crítico
, de modo que o campo elétrico na região de depleção torna-se suficientemente intenso para gerar portadores por ionização (avalanche) ou pela desagregação de elétrons (Zener), resultando em um aumento abrupto da corrente reversa.