Un diodo è un dispositivo elettronico che controlla la direzione del flusso di corrente in un circuito. Il diodo standard consente alla corrente elettrica di fluire in avanti, ma non nella direzione inversa. Tuttavia, un tipo di diodo può condurre la corrente nella direzione inversa in determinate condizioni. Questo tipo speciale di diodo è il diodo inverso.
La costruzione del diodo coinvolge due segmenti di un materiale semiconduttore, come il silicio. Un segmento ha una carica positiva, chiamata anodo. L’altro segmento ha una carica negativa, chiamata catodo. Nella fabbricazione, questi due segmenti sono fusi insieme, formando una giunzione PN, che identifica una parte come positiva e l’altra come negativa. I cavi metallici vengono quindi solitamente attaccati alle estremità, di fronte alla giunzione, per formare un diodo.
La giunzione PN è il punto focale del funzionamento di un diodo. Quando i due segmenti di materiale si fondono insieme, si annullano a vicenda la carica elettrica in una banda stretta attraverso la giunzione PN chiamata regione di esaurimento. Questa zona del diodo non favorisce una carica elettrica né positiva né negativa, e funge da isolante tra i due segmenti del diodo.
Durante il normale funzionamento, un diodo funziona in modo molto simile a una valvola di ritegno elettronica. Se viene applicata una tensione negativa al catodo del diodo, la carica si combina con la carica elettrica interna del diodo. Quando ciò accade, l’isolamento della regione di esaurimento alla giunzione PN mantiene, impedendo il passaggio della corrente elettrica attraverso il diodo. Un diodo che opera in questo stato è in funzionamento a diodo inverso o polarizzazione inversa.
Se, tuttavia, viene applicata una tensione negativa all’anodo del diodo, la tensione si sposta nella sezione caricata positivamente del diodo. Quando raggiunge la giunzione, la carica avrà energia elettrica sufficiente per colmare la regione di esaurimento. A questo punto, il diodo condurrà la corrente elettrica e gli consentirà di continuare a fluire fino a quando la tensione non verrà rimossa. I diodi che operano in questo stato sono in funzionamento diodo diretto o polarizzazione diretta.
L’isolamento della regione di esaurimento, tuttavia, può sopportare solo un certo livello di tensione. Se la tensione diventa troppo alta mentre il dispositivo funziona in uno stato a diodo inverso, la regione di esaurimento si guasta e consente il passaggio di un’ondata di corrente elettrica. Questo fenomeno è chiamato valanga e in genere distrugge un diodo standard quando si verifica.
Mentre il fenomeno delle valanghe è qualcosa da evitare generalmente, gli ingegneri hanno scoperto che bloccare la tensione fino a raggiungere un livello predeterminato, quindi lasciarla passare, potrebbe essere uno strumento utile nello sviluppo della tecnologia elettronica. Hanno quindi iniziato a progettare diodi con regioni di esaurimento molto specifiche in grado di resistere agli effetti orrendi di una valanga. Fin dal loro inizio, questi tipi di diodi hanno trovato la loro strada praticamente in ogni area dell’elettronica.
Durante il funzionamento, un diodo inverso funziona come un diodo standard. Viene applicata una tensione negativa al suo catodo e il diodo lo blocca. Se tale tensione, tuttavia, continua ad aumentare fino a un livello predeterminato, chiamato tensione di rottura, il diodo subirà una valanga controllata e inizierà a condurre la corrente elettrica nella direzione inversa in modo sicuro. Questi diodi hanno molti nomi, inclusi diodi a valanga, diodi di rottura o diodi inversi.