UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

PRE UNIVERSITARIO DE INGENIERIA ELECTRÓNICA

MODALIDAD PRESENCIAL

ORGANIZACIÓN DEL APRENDIZAJE

SEMI-CONDUCTORES

Andrés Abril Camino

AMBATO - ECUADOR

(Octubre-2013)

Tensión de ruptura

Cuando un material eléctricamente considerado aislante por no conducir o permitir la

conducción de cargas a través de sí tiene entre dos de sus puntos una diferencia de potencial

o tensión suficientemente alta, deja de ofrecer la resistencia al paso de las cargas, que como

es un flujo de cargas en el tiempo dicho movimiento crea una corriente eléctrica.

La tensión de ruptura es el valor de la diferencia de potencial para un material dado y una

distancia dada en que dicho material deja de ser aislante para permitir el paso de la corriente.

Eso ocurre con los rayos en la naturaleza. Los cúmulos nimbos, nubes de gran energía, actúan

como enormes generadores electrostáticos y se cargan de modo de mandar cargas positivas

a su parte superior y cargas negativas a su base. La tierra queda más electropositiva respecto

de la base de la nube. Bajo ciertas condiciones de elevada diferencia de tensión y corta

distancia entre nube y tierra y humedad del aire, etc. el aire deja de ser suficientemente apto

como aislante y se "rompe" permitiendo el súbito paso de cargas de una a otra superficie.

En este caso las tensiones de ruptura (o sea con que "caen" rayos) son del orden de 1 millón

a 1000 millones de volts.

Esto mismo se da en dispositivos con aislación, por ejemplo entre capas de capacitores. De

hecho al especificar además de la capacidad en Faraday (o un submúltiplo, habitualmente)

se da una tensión, que es la máxima tensión admisible de trabajo (más arriba de la cual

ocurrirá la ruptura y el capacitor deja de funcionar como tal).

Ruptura

Los diodos admiten unos valores máximos en las tensiones que se les aplican, existe un límite

para la tensión máxima en inversa con que se puede polarizar un diodo sin correr el riesgo de

destruirlo.

Veamos un ejemplo:

A la tensión en la que la IR aumenta de repente, se le llama "Tensión de Ruptura" (VRuptura).

A partir de este valor IR es muy grande y el diodo se estropea. En el diodo ha ocurrido el

"Efecto Avalancha" o "Ruptura por Avalancha".

Efecto Avalancha = Ruptura por Avalancha = Multiplicación por Avalancha

Efecto Avalancha

Aumenta la tensión inversa y con ella la z.c.e..

Ocurre lo siguiente dentro del diodo:

Justo en el límite antes de llegar a Ruptura, la pila va acelerando a los electrones. Y estos

electrones pueden chocar con la red cristalina, con los enlaces covalentes. Choca el electrón

y rebota, pero a VRuptura la velocidad es muy grande y por ello la EC es tan grande que al

chocar cede energía al electrón ligado y lo convierte en libre. El electrón incidente sale con

menos velocidad que antes del choque. O sea, de un electrón libre obtenemos dos electrones

libres.

Estos 2 electrones se aceleran otra vez, pueden chocar contra otro electrón de un enlace

covalente, ceden su energía... y se repite el proceso y se crea una Multiplicación por

Avalancha.

Y ahora IR ha aumentado muchísimo, tenemos una corriente negativa y muy grande (-100

mA). Con esta intensidad el diodo se estropea porque no está preparado para trabajar a esa

IR.

Efecto Zener

Este es otro efecto que puede estropear el diodo, y es muy parecido al anterior. Se suele dar

en diodos muy impurificados, diodos con muchas impurezas.

Al tener la z.c.e. muy pequeña y seguimos teniendo la misma tensión (0.7 V), tenemos muy

juntos los átomos de impurezas teniendo así más carga en menos espacio.

En esta situación se crea un campo eléctrico muy intenso. Y el efecto es como la carga de un

condensador.

Si se polariza en inversa se ensancha la z.c.e.

¿Qué ocurre en la z.c.e.?

y se da el "Efecto Zener": Ahora la F, fuerza debida al campo eléctrico, es capaz de arrancar

el electrón y lo hace libre. Este campo eléctrico intenso arranca muchos electrones de esta

forma dando lugar a una corriente grande que destruye el Diodo.

Veamos en que diodos se dan estos 2 efectos:

Efecto Avalancha (Ruptura por avalancha)

Diodo Rectificador VR = - 50 V (tensiones grandes).

Diodo de Avalancha VR = - 6 V, - 7 V, - 8 V... A veces le llama Diodo

Zener aunque no sea un Zener en si.

Efecto Zener (Ruptura Zener)

Diodo Zener VR = - 4 V, - 3 V, - 2 V... A veces puede ocurrir este efecto

en otro tipo de diodos que no sean Zener, pero tienen que estar muy

impurificados. Los Diodos Zener están especialmente preparados para no

estropearse.