11.3 : Diyot: Ters Eğilim

Harici bir gerilim kaynağının pozitif terminali n-tipi malzemeye ve negatif terminali p-tipi malzemeye bağlandığında bir diyot ters kutuplanır. Bu konfigürasyon, diyot boyunca akım akışının doğal yönüne karşı çıkarak tükenme bölgesinin genişliğini ve bariyer potansiyelini etkili bir şekilde arttırır. Ters öngerilim durumu, öncelikle azınlık yük taşıyıcılarından dolayı minimum düzeyde bir kaçak akım üretir. Bu sızıntı, ters gerilim standart oda koşulları altında termal gerilimi aştığında önemli hale gelir ve bu da düzleştirilmiş bir akım-voltaj (I-V) yanıt eğrisine yol açar. İleri yönde eğilimde gözlemlenen üstel akım artışının aksine, ters yönde eğilimdeki artış ihmal edilebilir düzeydedir.

Ancak pratikte diyotlardaki ters akım genellikle tahmin edilen doyma akımını aşar. Örneğin, femtoamper düzeyinde ters doyma akımlarına sahip küçük sinyaller için tasarlanan diyotlar, nanoamper düzeyinde ters akımlar sergileyebilir. Bu ters akım, ters gerilimle birlikte biraz artarken, bu değişiklikler I-V eğrisini gözle görülür şekilde etkileyemeyecek kadar küçüktür. Bu ters akım, diyot bağlantısının fiziksel boyutlarına bağlı olarak bağlantı noktası içindeki termal taşıyıcı oluşumundan kaynaklanır.

Uygulanan ters gerilim, her diyota özel, arıza gerilimi olarak bilinen kritik bir eşiğe ulaştığında, ters akımda keskin bir artış meydana gelir. I-V eğrisindeki diz ile temsil edilen bu olgu, minimum gerilim artışıyla önemli bir akım artışı anlamına gelir.

Akımın, tipik olarak veri sayfasındaki maksimum güç dağıtım kapasitesiyle tanımlanan güvenli çalışma alanı içinde kalması koşuluyla, diyot arızasının doğası gereği zarar verici olmadığını bilmek önemlidir. Potansiyel hasarı önlemek için ters akımı güvenli seviyelere sınırlamak üzere tasarlanmış harici devre gereklidir. Gerilim regülasyonu için arıza bölgesinde çalışacak şekilde tasarlanan Zener diyotları, bu koşullar altında güvenli bir şekilde çalışan diyotlara örnektir.