11.3 : דיודה: הטיה הפוכה

דיודה מוטה הפוכה כאשר המסוף החיובי של מקור מתח חיצוני מחובר לחומר מסוג n והמסוף השלילי לחומר מסוג p. תצורה זו מתנגדת לכיוון הטבעי של זרימת הזרם דרך הדיודה, ומגדילה למעשה את רוחב אזור הדלדול ואת פוטנציאל המחסום. מצב ההטיה ההפוכה מייצר זרם דליפה מינימלי, בעיקר בגלל נושאי מטען מיעוט. דליפה זו הופכת משמעותית כאשר המתח ההפוך עולה על המתח התרמי בתנאי חדר סטנדרטיים, מה שמוביל לעקומת תגובה שטוחה של זרם-מתח (I-V). בניגוד לעליית הזרם האקספוננציאלית שנצפתה בהטיה קדימה, עלייה בהטיה הפוכה היא זניחה.

עם זאת, בפועל, הזרם ההפוך בדיודות עולה לעתים קרובות על זרם הרוויה החזוי. לדוגמה, דיודות המיועדות לאותות קטנים עם זרמי רוויה הפוכים ברמת פמטו-אמפר עשויות להציג זרמים הפוכים ברמת ננו-אמפר. בעוד שזרם הפוך זה גדל מעט עם המתח ההפוך, שינויים אלה קטנים מכדי להשפיע על עקומת ה-I-V באופן משמעותי. זרם הפוך זה מקורו בייצור נושא תרמי בתוך הצומת, בהתאם לממדים הפיזיים של צומת הדיודה.

עלייה חדה בזרם ההפוך מתרחשת כאשר המתח ההפוך המופעל מגיע לסף קריטי המכונה מתח התמוטטות, הספציפי לכל דיודה. תופעה זו, המיוצגת על ידי הברך בעקומת ה-I-V, מסמלת עליית זרם משמעותית עם עליית מתח מינימלית.

חיוני להכיר בכך שהתמוטטות דיודה אינה מזיקה מטבעה, בתנאי שהזרם נשאר באזור ההפעלה הבטוח שלו, המוגדר בדרך כלל על ידי קיבולת פיזור ההספק המקסימלית שלו בגיליון הנתונים. מעגלים חיצוניים, שנועדו להגביל את הזרם ההפוך לרמות בטוחות, נחוץ כדי למנוע נזק פוטנציאלי. דיודות זנר, שתוכננו לתפקד בתוך אזור התמוטטות לוויסות מתח, מדגימות דיודות הפועלות בבטחה בתנאים אלה.