Vad är en omvänd diod?
En diod är en elektronisk enhet som styr strömningsriktningens riktning i en krets. Standarddioden tillåter att elektrisk ström flyter i en riktning framåt, men inte i motsatt riktning. En typ av diod kan leda ström i omvänd riktning under vissa förhållanden. Denna speciella diodtyp är den omvända dioden.
Diodkonstruktion involverar två segment av ett halvledarmaterial, såsom kisel. Ett segment har en positiv laddning, kallad anoden. Det andra segmentet har en negativ laddning, kallad katoden. Vid tillverkningen smälts dessa två segment samman och bildar en PN-övergång, som identifierar en del som positiv och den andra som negativ. Metallkablar är sedan vanligtvis fästa vid ändarna, mittemot korsningen, för att bilda en diod.
PN-korsningen är brännpunkten för en diodens operation. När de två segmenten av material smälter samman, avbryter de varandras elektriska laddning i ett smalt band över PN-korsningen som kallas utarmningsområdet. Detta område av dioden gynnar varken en positiv eller negativ elektrisk laddning och fungerar som en isolator mellan diodens två segment.
Under normal drift fungerar en diod precis som en elektronisk backventil. Om en negativ spänning appliceras på diodens katod, kombineras laddningen med diodens interna elektriska laddning. När detta händer håller isoleringen i utarmningsområdet vid PN-korsningen sig, vilket förhindrar att elektrisk ström passerar genom dioden. En diod som fungerar i detta tillstånd är i omvänd diodfunktion eller omvänd förspänning.
Om emellertid en negativ spänning appliceras på diodens anod, rör sig spänningen in i den positivt laddade delen av dioden. När den når korsningen kommer laddningen att ha tillräckligt med elektrisk energi för att överbrygga utarmningsområdet. Vid denna punkt kommer dioden att leda elektrisk ström och låta den fortsätta att flöda tills spänningen har tagits bort. Dioder som arbetar i detta tillstånd är i framdioddrift eller framförspänning.
Isolering av utarmningsområdet tål emellertid endast en viss spänningsnivå. Om spänningen blir för hög medan enheten arbetar i en omvänd diodtillstånd, kommer utarmningsområdet att misslyckas och tillåta en överspänning av elektrisk ström att passera. Detta fenomen kallas en lavin och förstör vanligtvis en standarddiod när den inträffar.
Medan lavinfenomenet är något som i allmänhet ska undvikas, fann ingenjörer att blockeringsspänning tills den nådde en förutbestämd nivå och sedan låter den passera, kan vara ett användbart verktyg i utvecklingen av elektronisk teknik. De började sedan utforma dioder med mycket specifika utarmningsregioner som kunde motstå de fruktansvärda effekterna av ett lavin. Sedan starten har dessa typer av dioder hittat vägen till nästan alla områden inom elektronik.
Under drift fungerar en omvänd diod som en standarddiod. En negativ spänning appliceras på dess katod, och dioden blockerar den. Om denna spänning dock fortsätter att öka till en förutbestämd nivå, kallad nedbrytningsspänningen, kommer dioden att genomgå ett kontrollerat lavin och börja leda elektrisk ström i motsatt riktning på ett säkert sätt. Dessa dioder har många namn, inklusive lavin dioder, nedbrytningsdioder eller omvänd dioder.