Begründung für den Betrieb der Diode im (in Sperrrichtung vorgespannten) Durchbruchbereich

Drei Gründe:

Erstens erlaubt der Betrieb in Durchlassrichtung nur den Betrieb bei einer einzigen Spannung, nominell etwa 0,7 Volt für eine Siliziumdiode. Die Diodenkonstruktion kann maßgeschneidert werden, um einen großen Bereich von Durchbruchspannungen zu erzeugen, mit einer konsequenten Auswahl verschiedener Reglerausgänge.

Zweitens übertreibt Ihre VI-Kurve die Schärfe eines in Vorwärtsrichtung vorgespannten Übergangs. Es gibt keinen relativ flachen Abschnitt außer in der Nähe von Null, und das ist nicht sehr nützlich.

Drittens kann der in Vorwärtsrichtung vorgespannte Übergang bei einer exponentiellen VI-Kurve nicht mit einer guten Regelung bei nützlichen Strompegeln betrieben werden.

Die offensichtliche Antwort ist ... dass sie dafür entwickelt wurden. Um hier nicht scherzhaft zu sein, Gleichrichterdioden sind für Vorwärtsbetrieb und eine hohe Rückwärtsfestigkeit ausgelegt, Regeldioden sind für eine relativ genaue Sperrdurchbruchspannung ausgelegt, die in Regelschaltungen verwendet werden kann. Wenn wir fortfahren wollen, könnte man sagen, dass Photodioden auch für den Rückwärtsbetrieb ohne Durchbruch optimiert sind ...

Kurz gesagt, eine Diode ist keine Diode ist keine Diode, der Typ ist wirklich wichtig.

Interessanterweise gibt es einen sehr präzisen Mechanismus, der die Betriebsspannung einer Zenerdiode bestimmt. Es gibt andere Reglerdioden, die ähnlich wie ein Zener arbeiten, aber einen anderen Effekt verwenden.

Weil vorwärtsgerichteter Betrieb nichts Besonderes ist. Es hat immer noch den für die meisten Siliziumgleichrichter typischen Abfall von 0,6 bis 0,7 V. Nur wenn er in Sperrichtung vorgespannt ist, weist er seinen nominell hohen Spannungsabfall auf.

Da sie so hergestellt werden, dass sie eine sehr spezifische und scharfe Kurve in umgekehrter Polarität um diesen spezifischen Spannungswert haben, kann sie zwar eine typische Diodendurchlassspannung haben, aber beispielsweise etwa -5 V dieser umgekehrten Spannung haben. Und diesen Wert verwenden wir. Es dreht sich alles um die gewünschten Eigenschaften Ihrer Diode.

Es hängt von der Anwendung ab, aber ich gebe zwei Beispiele, einschließlich des Zeners:

Zener-Diode

Dies wird in Sperrichtung betrieben, weil dort, einfach gesagt, die interessante „Zener“-Eigenschaft liegt. In Vorwärtsrichtung sehen Zener wie normale Dioden aus. Das heißt, dass sich ihre Spannung stark mit dem Strom ändert und nicht sehr abstimmbar ist. Der Sperrvorspannungsdurchbruch ist sowohl abstimmbar (weshalb Sie Zener in allen möglichen Spannungen kaufen können) als auch scharf. Das bedeutet, dass Sie viel Strom durchleiten können und die Spannung relativ konstant bleibt.

Fotodiode

Diese werden häufig umgekehrt betrieben, wenn sie zur Messung des Lichteingangs verwendet werden. Das liegt daran, dass die IV-Kurve bei negativen Spannungen extrem flach ist. Das bedeutet, dass die negative Spannung, die Sie an das Ding anlegen, laut und instabil sein kann und Sie bei einer bestimmten Lichtstärke immer noch einen konstanten Strom erhalten.

Die Gleichrichter- und LED-Dioden brechen thermisch zusammen und ihr Zusammenbruch ist irreversibel .

Andererseits brechen Zenerdioden aufgrund des Quantentunneleffekts zusammen, und dieser Zusammenbruch ist reversibel .

Deshalb können Zenerdioden in beiden Stromrichtungen verwendet werden und die Standarddioden nicht. Die tatsächlichen Werte von Durchbruch- und Öffnungsspannungen, Leitfähigkeiten usw. definieren die Anwendung der Diode - Zener werden zur Stabilisierung von Spannungen nahe 5 V verwendet, Avalanche-Dioden werden zur Stabilisierung höherer Spannungen verwendet, Leistungs-(Standard-)Dioden werden in Gleichrichtern und LEDs verwendet werden als Lichtquellen verwendet.