11.3 : Diodo: Polarización inversa

Un diodo tiene polarización inversa cuando el terminal positivo de una fuente de voltaje externa está conectado al material tipo n y el terminal negativo al material tipo p. Esta configuración se opone a la dirección natural del flujo de corriente a través del diodo, aumentando efectivamente el ancho de la región de agotamiento y el potencial de barrera. La condición de polarización inversa produce una corriente de fuga mínima, principalmente debido a los portadores de carga minoritarios. Esta fuga se vuelve significativa cuando el voltaje inverso supera el voltaje térmico en condiciones ambientales estándar, lo que lleva a una curva de respuesta corriente-voltaje (I-V) aplanada. A diferencia del aumento exponencial de la corriente observado en la polarización directa, el aumento en la polarización inversa es insignificante.

Sin embargo, en la práctica, la corriente inversa en los diodos a menudo excede la corriente de saturación prevista. Por ejemplo, los diodos diseñados para señales pequeñas con corrientes de saturación inversa a nivel de femtoamperios pueden exhibir corrientes inversas a nivel de nanoamperios. Si bien esta corriente inversa aumenta ligeramente con el voltaje inverso, estos cambios son demasiado pequeños para afectar notablemente la curva I-V. Esta corriente inversa se origina a partir de la generación de portadores térmicos dentro de la unión, dependiendo de las dimensiones físicas de la unión del diodo.

Se produce un fuerte aumento en la corriente inversa cuando el voltaje inverso aplicado alcanza un umbral crítico conocido como voltaje de ruptura, específico de cada diodo. Este fenómeno, representado por la rodilla en la curva I-V, significa un aumento sustancial de corriente con un aumento mínimo de voltaje.

Es esencial reconocer que la falla del diodo no es inherentemente dañina, siempre que la corriente permanezca dentro de su área operativa segura, generalmente definida por su capacidad máxima de disipación de energía en la hoja de datos. Se necesitan circuitos externos, diseñados para limitar la corriente inversa a niveles seguros, para evitar posibles daños. Los diodos Zener, diseñados para funcionar dentro de la región de ruptura para la regulación de voltaje, son un ejemplo de diodos que operan de manera segura en estas condiciones.