Hvad er en omvendt diode?
En diode er en elektronisk enhed, der styrer strømningsretningen i et kredsløb. Standarddioden gør det muligt for elektrisk strøm at flyde i en retning fremad, men ikke i modsat retning. Én type diode kan imidlertid lede strøm i den modsatte retning under visse betingelser. Denne specielle type diode er den omvendte diode.
Diodekonstruktion involverer to segmenter af et halvledermateriale, såsom silicium. Et segment har en positiv ladning, kaldet anoden. Det andet segment har en negativ ladning, kaldet katoden. Ved fremstilling smeltes disse to segmenter sammen og danner et PN-kryds, der identificerer den ene del som positiv og den anden som negativ. Metalledninger fastgøres derefter normalt til enderne, overfor krydset, for at danne en diode.
PN-krydset er omdrejningspunktet for en diodes operation. Når de to segmenter af materiale smelter sammen, annullerer de hinandens elektriske ladning i et smalt bånd over PN-krydset kaldet udtømningsregionen. Dette område af dioden favoriserer hverken en positiv eller negativ elektrisk ladning og fungerer som en isolator mellem diodenes to segmenter.
Under normal drift fungerer en diode meget som en elektronisk kontrolventil. Hvis der påføres en negativ spænding til diodens katode, kombineres ladningen med diodens interne elektriske ladning. Når dette sker, holder isoleringen af udtømningsregionen ved PN-krydset sig, hvilket forhindrer, at elektrisk strøm passerer gennem dioden. En diode, der fungerer i denne tilstand, er i omvendt diodefunktion eller omvendt forspænding.
Hvis der imidlertid påføres en negativ spænding til diodens anode, bevæger spændingen sig ind i det positivt ladede afsnit af dioden. Når det når krydset, vil ladningen have tilstrækkelig elektrisk energi til at bygge bro over udtømningsregionen. På dette tidspunkt leder dioden elektrisk strøm og tillader den at fortsætte med at strømme, indtil spændingen er fjernet. Dioder, der fungerer i denne tilstand, er i fremadiode-drift eller forspændingsforspænding.
Isolering af udtømningsregionen kan imidlertid kun modstå et vist spændingsniveau. Hvis spændingen bliver for høj, mens enheden fungerer i en omvendt diodetilstand, vil udtømningsregionen svigte og tillade en strøm af elektrisk strøm at passere. Dette fænomen kaldes et lavine og ødelægger typisk en standarddiode, når det forekommer.
Mens skredfenomenet er noget, der generelt skal undgås, fandt ingeniører, at blokering af spænding, indtil den nåede et forudbestemt niveau, hvorefter det tillades at passere, kunne være et nyttigt værktøj i udviklingen af elektronisk teknologi. De begyndte derefter at designe dioder med meget specifikke udtømningsregioner, der kunne modstå de forfærdelige effekter af en snøskred. Siden deres begyndelse har disse typer dioder fundet vej ind i stort set alle områder inden for elektronik.
Under drift fungerer en omvendt diode som en standarddiode. En negativ spænding påføres dens katode, og dioden blokerer den. Hvis denne spænding imidlertid fortsætter med at stige til et forudbestemt niveau, kaldet nedbrydningsspændingen, vil dioden gennemgå et kontrolleret skred og begynde at lede elektrisk strøm i modsat retning. Disse dioder har mange navne, inklusive lavine-dioder, opdelingsdioder eller omvendte dioder.