Thermischer Durchbruch
Leckstrom / Sperrstrom
Die Diode kann in Flussrichtung oder Sperrrichtung betrieben werden.
Im Idealfall soll durch die Diode, wenn sie sich in Sperrrichtung befindet, keinen Strom leiten. In Realität fließt allerdings trotzdem ein geringer Strom.
Der sogenannte Leckstrom oder auch Sperrstrom genannt.
⇨ Leckstrom / Sperrstrom
Temperaturabhängigkeit
Wie bereits bekannt, handelt es sich bei einem Halbleiter um ein Material, welches stark temperaturabhängig ist. Je höher die Temperatur, desto mehr Elektronen lösen sich aus der Gitter-Struktur und werden zu Ladungsträgern.
Thermischer Durchbruch
Die Diode befindet sich in Sperrrichtung. Nun erhöht sich der Sperrschichttemperatur. Dies hat zur Folge, dass sich der Sperrstrom erhöht.
Liegt nun eine hohe Sperrspannung vor, erzeugt der hohe Sperrstrom und die hohe Sperrspannung eine hohe Verlustleistung. (P = U * I).
Durch die hohe Verlustleistung steigt wiederum die Sperrschichttemperatur an, wodurch wieder der Sperrstrom ansteigt.
Entsprechend schaukelt sich der Sperrstrom und die Sperrschichttemperatur immer weiter auf.
Ab einer bestimmten Belastung wird der differentielle Widerstand negativer. Hierdurch wird der oben beschriebene Ablauf noch weiter verstärkt.
Dies führt letztlich zur Zerstörung des Bauelements. Konkret führt es bei einem nicht völlig homogen aufgebauten PN-Übergang zu einer lokalen Überhitzung. Einfach gesagt, brennt die Diode an einem bestimmten Punkt durch.
Der Zerstörung kann aber entgegengewirkt werden, indem der beschriebene Kreislauf unterbrochen wird. Dies kann beispielsweise über eine externe Schaltung erfolgen, welche die Stromstärke begrenzt.
Irreversibler- und Reversibler-Effekt? – Thermischer Durchbruch
Grundsätzlich sind der Lawinen-Effekt und der Zener-Effekt reversible Effekte. Das bedeutet, nachdem diese Effekte aufgetreten sind, können diese aber wieder rückgängig gemacht werden. In diesem Fall muss einfach die Diode wieder in Flussrichtung betrieben werden. Genauere Informationen zu beiden Effekten:
⇨ Lawinen-Effekt
⇨ Zener-Effekt
Der Thermische Durchbruch ist allerdings nicht reversibel, d.h. irreversibel.
Tritt dieser bei der Diode ein, wird die Diode entsprechend beschädigt.
Diese Auswirkung kann nicht rückgängig gemacht werden.
Ist die Diode zerstört, ist dieser Zustand nicht umkehrbar.