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Ciao Giorgio,

F3C ha risposto in maniera già molto esauriente e puntuale.

Aggiungono solo alcune considerazioni su alcuni dettagli che immagino tu conosca già bene.

Effettivamente il breakdown a valanga nei transistor è un effetto indesiderato e potenzialmente distruttivo (e quindi senza utilizzo pratico, ma anzi da evitare). Questo considerando anche che i BJT soffrono anche dell'effetto di fuga termica (più corrente porta a temperature più alte e temperature più alte portano a più corrente e così via in bell'esempio di reazione positiva) dovuto al fatto che la conduzione avviene per diffusione (e quindi sensibile a differenziali di concentrazione e temperatura). Per questo motivo il breakdown è dannoso perché facendo diffondere portatori differenti, modifica le concentrazione nelle giunzioni modificandone (fino a distruggere le giunzioni stesse) la struttura (di solito quando c'è un "guasto" è perché hai distrutto in questo modo la giunzione anche se ci può essere un vero e proprio danneggiamento fisico del dispositivo).

Inoltre i BJT di potenza soffrono anche di un secondo effetto di breakdown che limita la SOA del dispositivo. questo secondo breakdown è dovuto al crearsi di flussi non omogenei di corrente nella giunzione B-E che portano a punti "caldi" in cui scorre moltissima corrente (anche se la corrente media non sarebbe tale da portare a breakdown) tale danneggiare il dispositivo (è più pericoloso il secondo breakdown che quello normale).

L'effetto valanga è un fenomeno che succede quando si sottopone una giunzione p-n a una elevata polarizzazione inversa.

Supponiamo la giunzione p-n collegata a una batteria e colleghiamo il polo positivo della batteria al lato n e il polo negativo al lato p.

In queste condizioni la giunzione è polarizzata inversamente e la corrente circola dal lato n al lato p.

Aumentiamo la tensione della batteria.

Come conseguenza dell'applicazione della tensione aumenta il campo elettrico a cui è sottoposta la giunzione.

Per valori elevati di tensione applicata e conseguentemente per valori elevati di campo elettrico, i portatori di carica (elettroni e lacune) sono fortemente accelerati. Aumenta quindi la probabilità che tali portatori di carica possano urtare le cariche fisse nel reticolo cristallino del semiconduttore che costituisce la giunzione. Siccome la presenza del forte campo elettrico li dota anche di una notevole energia è possibile che l'urto riesca a liberare una coppia elettrone - lacuna dal reticolo.

Quindi l'urto di una particella libera ne libera due.

Queste sono altrettanto sottoposte a un forte campo elettrico e quindi è possibile che urtino delle cariche fisse presenti nel reticolo: si ha quindi la liberazione di altre due coppie elettrone - lacuna.

Così via con una progressione in prima approssimazione geometrica.

La conseguenza è un aumento repentino e bruschissimo della corrente inversa di saturazione (di segno negativo) della giunzione p-n.

L'effetto si dice breakdown per moltiplicazione a valanga (avalanche breakdown).

L'effetto valanga non trova grande interesse nel campo dei transistori e, anzi, è considerato deprecabile e pericoloso.

Pericoloso perché a un'elevata corrente è associata un'elevata potenza, che può danneggiare o distruggere (fondere) il dispositivo se esso non è in grado di dissiparla correttamente.

Ad esempio nelle applicazioni dell'elettronica di potenza si cerca il più possibile di far reggere al transistore tensioni elevate senza andare in breakdown.

L'effetto valanga invece è ampiamente utilizzato nel campo dei diodi.

In particolare il diodo zener sfrutta l'effetto del breakdown a valanga e, anzi, è progettato proprio per fare in modo che questo occorra a tensioni relativamente basse.

L'applicazione principale sta nel fatto che, quando si supera la tensione critica e quindi interviene la moltiplicazione a valanga, la corrente che circola nel dispositivo è elevatissima e dunque il dispositivo si comporta quasi come un generatore di tensione.

Viene dunque utilizzato quando serva avere un riferimento di tensione abbastanza preciso: ad esempio in alcuni vecchi circuiti di regolazione della tensione e nel circuito di controllo automatico del guadagno dell'oscillatore a ponte di Wien.

Inoltre esistono i cosiddetti diodi IMPATT (ionization impact avalanche transit time) che sfruttano l'effetto valanga e le proprietà del tempo di transito dei portatori nei dispositivi a semiconduttore per simulare una resistenza negativa. Essi vengono dunque utilizzati nella realizzazione di oscillatori per le radiofrequenze e le microonde.