علاقة تيار التشبع العكسي بالدايود:
يتكون الصمام الثنائي من تقاطع (PN) مع الجانب (p) يسمى الأنود والجانب (n) يسمى الكاثود. نظراً لوجود عدد قليل من ناقلات الشحنة المنقولة بحرية في “منطقة النضوب” حول تقاطع (PN)، فإنّ الموصلية ضعيفة للغاية. ومع ذلك، عند تطبيق الجهد الخارجي على طرفي المادة، قد تتغير الموصلية، اعتماداً على قطبية الجهد المطبق.
أنواع التحيز في الدايود:
التحيز الأمامي (موجب إلى النوع – P، سالب إلى النوع – N):
إنّ الجهد الموجب المطبق على النوع (P) سوف يسحب الإلكترونات في النوع (N) ويصد الثقوب “الشحنات الموجبة” في النوع (P) بحيث يتحرك الناقلان نحو تقاطع (PN). عندما تصبح منطقة النضوب أرق (thinner)، تزداد الموصلية بسبب تيار الانجراف (drift current) عبر تقاطع (PN) من الجانب (P) إلى الجانب (N)، والذي يتكون من ناقلات الشحنة الغالبة (الإلكترونات والثقوب) مدفوعة بالجهد المطبق. تزداد الموصلية كلما زاد الجهد المطبق.
التحيز العكسي (سالب إلى النوع – P، موجب إلى النوع – N):
الجهد السالب المطبق على النوع (P) سوف يصد الإلكترونات في النوع (N) ويجذب ثقوباً في النوع (P) بحيث يتحرك الناقلان بعيداً عن تقاطع (PN). نظراً لأنّ “منطقة النضوب” أصبحت أكثر سمكًاً من ذي قبل، فلا يوجد تيار عبر تقاطع (PN) من الجانب (P) إلى الجانب (N).
ومع ذلك، يوجد تيار صغير جداً (I∘) يسمى “تيار التشبع العكسي”، بسبب ناقلات الأقلية. تزداد سرعة الناقل كلما زاد الجهد المطبق. ومع ذلك، مع زيادة الجهد بشكل أكبر، ستصل السرعة إلى أقصى مستوى يسمى “سرعة التشبع”.
ما هو سبب حدوث تيار التشبع العكسي؟
في الصمام الثنائي للوصلة (P – N)، يرجع تيار التشبع العكسي إلى التدفق المنتشر لإلكترونات الأقليات من الجزء (p) إلى الجزء (n) والثقوب الصغيرة من الجانب (N) إلى الجانب الجانبي (P). يحدث تيار التشبع العكسي عندما يكون هناك جهد أعلى عند خرج النظام من الدخل، مما يتسبب في تدفق التيار مرة أخرى عبر النظام. يوجد مصدران شائعان للجهد العكسي:
- عند فصل الطاقة عن النظام.
- عندما يصبح الصمام الثنائي للجسم (FET) متحيزاً للأمام.
عندما يتم عكس الصمام الثنائي – الدايود (diode)، يزداد عرض منطقة النضوب (depletion area)، تتم إزالة معظم النواقل من التقاطع، ولا يوجد تيار بسبب نواقل الأغلبية، ولكن هناك أيضاً أزواج من الإلكترونات المنتجة حرارياً. إذا تم إنشاء هذه الإلكترونات وهذه الثقوب بالقرب من التقاطع، فسيكون هناك تدفق للتيار. يميل الجهد السالب المطبق على الصمام الثنائي – الدايود إلى جذب الثقوب “الشحنات الموجبة” الناتجة عن ذلك ورفض الإلكترونات.
في نفس الوقت، فإنّ الجهد الموجب سوف يجذب الإلكترونات إلى البطارية ويرفض الثقوب “الشحنات الموجبة”. سيؤدي هذا إلى تدفق التيار إلى الدائرة. عادةً ما يكون هذا التيار صغيراً جداً (ميكرو إلى نانو أمبير). نظراً لأنّ هذا التيار يرجع إلى ناقلات الأقلية ويتم ضبط هذا العدد من ناقلات الأقلية على درجة حرارة معينة، يُعرف التيار باستمرار تقريباً باسم “تيار التشبع العكسي” (ICO).
