11.3 : Диод: обратное смещение

Диод смещен в обратном направлении, когда положительная клемма внешнего источника напряжения подключена к материалу n-типа, а отрицательная клемма — к материалу p-типа. Эта конфигурация противодействует естественному направлению тока через диод, эффективно увеличивая ширину области обеднения и барьерный потенциал. Условия обратного смещения создают минимальный ток утечки, в первую очередь из-за неосновных носителей заряда. Эта утечка становится значительной, когда обратное напряжение превышает тепловое напряжение в стандартных комнатных условиях, что приводит к сглаживанию кривой зависимости тока от напряжения (ВАХ). В отличие от экспоненциального увеличения тока, наблюдаемого при прямом смещении, увеличение обратного смещения незначительно.

Однако, на практике обратный ток в диодах часто превышает прогнозируемый ток насыщения. Например, диоды, предназначенные для небольших сигналов с обратными токами насыщения на уровне фемтоампер, могут иметь обратные токи наноамперного уровня. Хотя этот обратный ток немного увеличивается с увеличением обратного напряжения, эти изменения слишком малы, чтобы заметно повлиять на ВАХ. Этот обратный ток возникает в результате генерации теплового носителя внутри перехода, в зависимости от физических размеров диодного перехода.

Резкое увеличение обратного тока происходит, когда приложенное обратное напряжение достигает критического порога, известного как напряжение пробоя, специфичного для каждого диода. Это явление, представленное перегибом ВАХ, означает существенное увеличение тока при минимальном увеличении напряжения.

Важно понимать, что пробой диода не является по своей сути разрушительным, при условии, что ток остается в пределах безопасной рабочей зоны, обычно определяемой его максимальной рассеиваемой мощностью, указанной в таблице данных. Внешняя схема, предназначенная для ограничения обратного тока до безопасного уровня, необходима для предотвращения потенциального повреждения. Стабилитроны, спроектированные для работы в зоне пробоя для регулирования напряжения, являются примером диодов, которые безопасно работают в этих условиях.