สารกึ่งตัวนำและไดโอด

สารกึ่งตัวนำและไดโอด

1.  โครงสร้างพื้นฐานของอะตอม

                สสารต่างๆ ที่เราพบอยู่ทั่วไปนั้น  ถ้าพิจารณาลงไปถึงส่วนประกอบขนาดเล็กที่ประกอบกันเป็นสสารนั้นแล้ว จะพบว่าประกอบด้วยโมเลกุล ซึ่งโมเลกุลเป็นส่วนประกอบที่เล็กที่สุดของสารและยังแสดงสมบัติของธาตุนั้นอยู่ได้ ในแต่โมเลกุลจะประกอบด้วยส่วนที่เล็กลงไปอีกเรียกว่าอะตอม จากการทดลองของนักวิทยาศาสตร์ทำให้ทราบว่าอะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่อยู่เป็นแกนกลางของอะตอม และมีอิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสนั้น  ภายในนิวเคลียสยังประกอบไปด้วยอนุภาคของโปรตรอนและนิวตรอนอยู่รวมกัน อิเล็กตรอนที่โคจรอยู่รอบนิวเคลียสนั้นเป็นลบ ส่วนโปรตรอนมีประจุเป็นบวก  นิวตรอนที่อยู่ในนิวเคลียสมีประจุเป็นกลางทางไฟฟ้า โดยปกติแล้วอะตอมของธาตุต่างๆ จะเป็นกลางทางไฟฟ้า ในธาตุเดียวกันอะตอมของธาตุนั้นจะมีจำนวนโปรตรอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน

รูปที่ 1 แสดงแบบจำลองโครงสร้างอะตอม

2. วงโคจรของอิเล็กตรอน

             

   จำนวนอิเล็กตรอนที่วิ่งรอบนิวเคลียสจะวิ่งเป็นวงๆ โดยแต่ละวงโคจรจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ไม่เท่ากัน เรียงลำดับจากน้อยไปหามาก  แต่ละวงจะสามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้จำนวนเท่าใดนั้นคำนวณได้จากสูตร 2N2 โดย N คือลำดับวงโคจรที่ห่างจากนิวเคลียส  วงโคจรอิเล็กตรอนที่อยู่ห่างจากนิวเคลียสจะบอกกำกับไว้เป็นตัวอักษร  ซึ่งในวงในสุดที่ติดกับนิวเคลียสจะนับเป็นวงแรกคือวง K และวงที่อยู่ออกห่างไปเรื่อยๆ ก็จะเป็น L,M,N,O,P,Q ตามลำดับ แต่ละวงจะมีอิเล็กตรอนได้สูงสุดตามสูตร 2N2 ดังนั้นวง K ซึ่งเป็นวงที่ 1 จะมีอิเล็กตรอนสูงสุดเท่ากับ 2N2 = 2(1)2 =  2 ตัว,วงที่ 2 L = 8 ตัว , วงที่ 3 M = 18 ตัว ,วงที่ 4 N = 32 ตัว ,วงที่ 5 O = 50 ตัว โดยตั้งแต่วง O เป็นต้นไป จำนวนอิเล็กตรอนที่บรรจุลงไปจะไม่เต็มจำนวนตามสูตรที่ คำนวณได้

รูปที่ 2 แสดงวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบนิวเคลียส

               

            อะตอมของธาตุแต่ละชนิดมีจำนวนอิเล็กตรอนมากน้อยแตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้การบรรจุอิเล็กตรอนลงในแต่ละวงโคจรไม่เต็มจำนวน และมีข้อจำกัดในการบรรจุอิเล็กตรอนลงวงโคจรอย่างหนึ่งคือ อิเล็กตรอนที่โคจรอยู่วงนอกสุดจะมีอิเล็กตรอนได้มากสุดไม่เกิน 8 ตัว อิเล็กตรอนวงนอกสุดจะอยู่ที่วงใดก็ได้ไม่จำเป็นจะอยู่วง Q เท่านั้น วงที่ถูกบรรจุอิเล็กตรอนเป็นวงสุดท้ายของธาตุเรียกอิเล็กตรอนวงนอกสุดนี้ว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน ( Valence  Electron ) วาเลนซ์อิเล็กตรอนในธาตุแต่ละชนิดจะมีจำนวนไม่เท่ากัน

รูปที่ 3 แสดงการจัดอิเล็กตรอนของอะตอมโซเดียมและคลอรีน

                จากรูปที่ 3 เป็นการจัดเรียงอิเล็กตรอนของโซเดียม  (Na) ซึ่งมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 11 ตัว อิเล็กตรอนจะถูกบรรจุอยู่ชั้นที่ 1 จำนวน 2 ตัว ชั้นที่ 2 จำนวน 8 ตัว ชั้นที่ 3 จำนวน 1 ตัว ส่วนคลอรีนมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 17 ตัว การเรียงตัวของอิเล็กตรอนเป็น 2, 8, 7 ตามลำดับวาเลนซ์อิเล็กตรอนหรืออิเล็กตรอนวงนอกสุดจะเป็นตัวบ่งบอกถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของสสารหรือธาตุต่างๆ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ  ตัวนำไฟฟ้า , สารกึ่งตัวนำ และฉนวนไฟฟ้า โดยจะกำหนดจากสสารหรือธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอนดังนี้

ตัวนำไฟฟ้า จะมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวน 1 -  3 ตัว

สารกึ่งตัวนำ จะมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวน 4 ตัว

ฉนวนไฟฟ้าจะมีวาเลนซ์อิเล็กตรอนจำนวน 5 -  8 ตัว

     2.1 ตัวนำไฟฟ้า ( Conductor )

                ตัวนำไฟฟ้าคือธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 1 - 3 ตัว ซึ่งอิเล็กตรอนสามารถหลุดออกจากอะตอมได้โดยง่ายเมื่อมีพลังงานหรือแรงมากระทำเพียงเล็กน้อย นำกระแสไฟฟ้าได้ดี ธาตุเหล่านี้เช่น ทองคำ, เงิน , ทองแดง, อลูมิเนียม, เหล็ก, สังกะสี เป็นต้น

    2.2 สารกึ่งตัวนำไฟฟ้า ( Semi – Conductor )

                ธาตุที่จัดเป็นจำพวกสารกึ่งตัวนำไฟฟ้า คือธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว  ซึ่งมีคุณสมบัติอยู่กึ่งกลางระหว่างตัวนำไฟฟ้าและฉนวนไฟฟ้า ธาตุกึ่งตัวนำไฟฟ้านี้จะนิยมนำไปใช้ผลิตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ธาตุที่จัดว่าเป็นสารกึ่งตัวนำได้แก่ คาร์บอน ซิลิคอน เยอรมันเนียม ดีบุก ตะกั่ว แต่ที่นิยมนำไปผลิตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มี 2 ชนิด คือ ซิลิคอน( Si)  และเยอรมันเนียม (Ge)

     2.3 ฉนวนไฟฟ้า ( Insulator )

                ธาตุที่จัดเป็นจำพวกฉนวนไฟฟ้า คือธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 5 - 8 ตัว ซึ่งอิเล็กตรอนไม่สามารถหลุดออกจากอะตอมได้โดยง่าย จะต้องใช้พลังงานสูงมากๆ มากระทำอิเล็กตรอนจึงหลุดออกได้ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ยาก มีค่าความต้านทานไฟฟ้าสูงมาก ฉนวนเหล่านั้น เช่น ไมก้า, แก้ว,พลาสติก,ไม้แห้ง เป็นต้น

3.  สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์

                สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ คือ ธาตุกึ่งตัวนำที่ยังไม่ได้เติมสารเจือปน (Doping )ใดๆ ลงไป ธาตุกึ่งตัวนำที่นิยมนำไปทำเป็นสารกึ่งตัวนำในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็คือ ธาตุกึ่งตัวนำซิลิกอน และธาตุกึ่งตัวนำเยอรมันเนียม ธาตุทั้งสองชนิดนี้จะมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว แต่อิเล็กตรอนทั้งหมดจะไม่เท่ากัน โดยซิลิคอนจะมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 14 ตัว ส่วนเยอรมันเนียมจะมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 32 ตัว ต่อหนึ่งอะตอม

รูปที่ 4 แสดงการใช้อิเล็กตรอนวงนอสุดร่วมกันครบ 8 ตัวของอะตอมซิลิคอนและเยอรมันเนียม

                โครงสร้างอะตอมของธาตุซิลิกอนและโครงสร้างอะตอมของธาตุเยอรมันเนียมเมื่ออยู่รวมกันหลายๆ อะตอมจะจับกันเป็นผลึกในรูปของพันธะโควาเลนซ์ (Covalence Bond) ดังนั้นหนึ่งอะตอมจะต้องใช้อิเล็กตรอนร่วมกันกับอะตอมข้างเคียง 4 อะตอม จึงจะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว เพื่อให้อะตอมอยู่ในสภาพเสถียร

รูปที่ 5 แสดงการใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดร่วมกันครบ 8 ตัว ของอะตอมซิลิกอนและเยอรมันเนียม

4.  สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์

                สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ คือการนำเอาธาตุซิลิคอนหรือธาตุเยอรมันเนียมบริสุทธิ์มาเติมเจือปนลงไป โดยใช้ธาตุเจือปนที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว หรือธาตุเจือปนที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว ลงไปในอัตราส่วน 108: 1 คือธาตุกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ 108 ส่วนต่อสารเจือปน 1 ส่วน ซึ่งจะทำให้ได้สารกึ่งตัวนำใหม่ขึ้นมา คือถ้าเติมธาตุเจือปนที่วาเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัวลงไป ตัวนำชนิดเอ็น แต่ถ้าเติมธาตุเจือปนที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัว ลงไปจะได้สารกึ่งตัวนำชนิดพี ธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัว ที่นำมาใช้เป็นธาตุเจือปนเช่นโบรอน อินเดียม แกลเลียม และอลูมิเนียม ส่วนธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัวที่นำมาใช้เป็นธาตุเจือปน เช่น ฟอสฟอรัส อาเซนิค

     4.1 สารกึ่งตัวนำชนิด N ( N – Type  Semiconductor )

                สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นเป็นสารกึ่งตัวนำที่ได้จากการเติมสารเจือปนที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน  5 ตัว เช่น ฟอสฟอรัส  อาเซนิค  อย่างใดอย่างหนึ่งลงไปในธาตุซิลิคอนหรือเยอรมันเนียมบริสุทธิ์ จะทำให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดของแต่ละอะตอมแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งกันและกัน หรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันได้ครบ 8 ตัว ทำให้เหลืออิเล็กตรอน 1 ตัว ที่ไม่สามารถจับตัวกับอะตอมข้างเคียง เรียกอิเล็กตรอนตัวนี้ว่า อิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งจะแสดงประจุลบออกมา

รูปที่ 6 แสดงโครงสร้างการจับตัวกันของอิเล็กตรอนวงนอกสุดระหว่าง Si กับ P ในสารกึ่งตัวนำชนิด N – Type

     4.2 สารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-Type)

สารกึ่งตัวนำชนิดพีเป็นสารกึ่งตัวนำที่ได้จากการเติมธาตุเจือปนที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน  3 ตัว เช่น โบรอน อินเดียม แกลเลียม อย่างใดอย่างหนึ่งลงไปในธาตุซิลิคอนหรือธาตุเยอรมันเนียมบริสุทธิ์ จะทำให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดของแต่ละอะตอมแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งกันและกันหรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันได้ครบ 8 ตัว ส่วนอะตอมของธาตุเจือปนจะขาดอิเล็กตรอนอีก  1  ตัว เพราะธาตุเจือปนมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว เรียกส่วนที่ขาดอิเล็กตรอนนี้ว่าโฮล ซึ่งแปลว่า หลุม หรือ รู โฮลนี้จะแสดงประจุบวกออกมา

รูปที่ 7 แสดงโครงสร้างการจับตัวกันของอิเล็กตรอนวงนอกสุดระหว่าง Si  กับ Br ใน

สารกึ่งตัวนำชนิด P – Type

5. ไดโอด

ไดโอด เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ที่ได้จาการนำเอาสารกึ่งตัวนำชนิดพี และสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น มาต่อชนกัน ได้เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำหนึ่งรอยต่อ  ในการต่อสารกึ่งตัวนำชนิดพี และเอ็นนั้น มิใช่เพียงการนำมาติดกันเท่านั้น แต่จะต้องใช้วิธีปลูกผลึก หรือวิธีการแพร่สารเจือปนลงไปในสารกึ่งตัวนำบริสุทธ์ ไดโอดจะมีลักษณะโครงสร้างดังรูปที่ 8

รูปที่ 8 แสดงโครงสร้างไดโอด

             สารกึ่งตัวนำชนิดพี  ซึ่งมีโฮลเป็นพาหะส่วนใหญ่มาเชื่อมต่อกับสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น ซึ่งมีอิเล็กตรอนเป็นพาหะส่วนใหญ่ ( พาหะ คืออิเล็กตรอนหรือโฮลที่เคลื่อนที่ ) จะทำให้อิเล็กตรอนของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น เคลื่อนที่ผ่านรอยต่อเข้าไปหาโฮลในสารกึ่งตัวนำชนิดพี และก็เสมือนกับว่าโฮลในสารกึ่งตัวนำชนิดพี เคลื่อนที่ข้ามรอยต่อเข้าไปหาสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น การเคลื่อนที่ของพาหะส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นบริเวณใกล้รอยต่อพีเอ็น  ในบริเวณใกล้รอยต่อนี้จะเป็นบริเวณปลอดพาหะเพราะมีแต่โฮลกับอิเล็กตรอนเท่านั้น ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้น สนามไฟฟ้านี้จะต้านการเคลื่อนที่ของพาหะส่วนใหญ่ของสารกึ่งตัวนำทั้งสองไม่ให้เคลื่อนที่ผ่านรอยต่อ  เรียกสภาวะนี้ว่าสภาวะสมดุล ในสภาวะสมดุลนี้ที่รอยต่อสารกึ่งตัวนำชนิดซิลิคอน จะมีความต่างศักย์ที่บริเวณปลอดพาหะประมาณ 0.2 โวลต์ ศักย์ไฟฟ้านี้จะมีค่าลดลงเรื่อยๆ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

     5.1 สัญลักษณ์ของไดโอด

สัญลักษณ์ของไดโอดประกอบด้วยหัวลูกศรเป็นขาแอโนด ใช้อักษรย่อ A และอีกด้านหนึ่งเป็นแคโทด ใช้อักษรย่อ K หัวลูกศรนั้นแสดงให้เห็นว่ากระแสโฮลจะไหลจากขาแอโนดไปสู่ขาแคโทด (ในสภาวะได้รับไบอัสตรง ) ดังแสดงในรูปที่  9

รูปที่ 9 แสดงสัญลักษณ์ของไดโอดและการให้ไบอัสไดโอด

             การจะนำไดโอดไปใช้งานจะต้องมีการจ่ายไบอัสหรือจัดแรงไฟให้ตัวไดโอด เพื่อให้ไดโอดนำกระแสและหยุดนำกระแส สามารถจ่ายไบอัสทั้งสองวิธีคือ ไบอัสตรง และไบอัสกลับ

     5.2 ไบอัสตรง ( Forward  Bias )

            การให้ไบอัสตรงกับไดโอดก็คือ การจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้ตัวไดโอดแบบตรงกับสารกึ่งตัวนำคือจ่ายแรงไฟที่มีศักย์บวกให้สารกึ่งตัวนำชนิดพี (สารพีมีศักย์เป็นบวก ) และจ่ายแรงไฟที่มีศักย์เป็นลบให้กับสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (สารเอ็นมีศักย์เป็นลบ )

รูปที่ 10 แสดงการจ่ายไบอัสตรงให้ไดโอด

              เมื่อไดโอดได้รับไบอัสตรง โดยต่อศักย์บวกของแหล่งจ่ายไฟฟ้าเข้ากับขา A และศักย์ลบกับขา K ไฟลบจะไปผลักอิเล็กตรอนอิสระในสารชนิดเอ็นให้เคลื่อนที่ได้ ในเวลาเดียวกันไฟบวกที่จ่ายให้สารชนิดพีดึงดูดอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่เข้ามาหา และจะผลักโฮลให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าอิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านสารชนิดพีเข้าศักย์ไฟบวกของแหล่งจ่าย และเคลื่อนที่ผ่านแหล่งจ่ายไปยังขา K ของสารชนิดเอ็นเกิดกระแสไหลผ่านไดโอด  แรงดันไบอัสตรงที่จ่ายให้ไดโอดจะต้องจ่ายแรงดันไบอัสมากกว่า ศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อมอยู่ตรงรอยต่อ ค่าแรงดันนี้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของสารที่ใช้ผลิตไดโอด ไดโอดที่ผลิตจากสารเยอรมันเนียมจะมีแรงดัน 0.2 V ส่วนไดโอดที่ผลิตจากสารซิลิคอนจะมีแรงดัน 0.6 V ดังนั้นการจ่ายแรงดันไบอัสตรงจะต้องจ่ายให้มากกว่าศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อมรอยต่อ  ซึ่งเมื่อไดโอดนำกระแสแล้วก็จะมีแรงดันตกคร่อมรอยต่อไดโอดเท่ากับ 0.2 V ในไดโอดชนิดเยอรมันเนียม และเท่ากับ 0.6 V ในไดโอดชนิดซิลิคอน

     5.3 ไบอัสกลับ ( Reverse Bias )

           ไบอัสกลับเรียกว่า รีเวิร์สไบอัส เป็นการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับไดโอดแบบกลับขั้วคือจ่ายศักย์ไฟบวกให้สารชนิดเอ็นจ่ายศักย์ไฟลบให้สารชนิดพีจะมีผลให้เกิดการทำงานดังนี้

รูปที่ 11 แสดงการจ่ายไบอัสกลับให้ไดโอด

               

            ศักย์ไฟบวกที่จ่ายให้ขา K  จะดึงดูดอิเล็กตรอนอิสระในสารชนิดเอ็นเคลื่อนตัวออกห่างรอยต่อส่วนศักย์ไฟลบที่จ่ายให้ขา A  จะดึงโฮลจากสารชนิดพีเคลื่อนตัวออกห่างรอยต่อเช่นกันทำให้รอยต่อกว้างมากขึ้นอิเล็กตรอนวิ่งไม่ครบวงจร ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในตัวไดโอด  แต่อาจจะมีกระแสรั่วไหล ( Leakage  Current ) บ้างเล็กน้อย โดยค่ากระแสรั่วไหลในไดโอดที่ผลิตจากสารเยอรมันเนียมจะมากกว่าไดโอดที่ผลิตจากสารซิลิคอน

     5.4 ลักษณะสมบัติของไดโอด

           แม้ว่าไดโอดในอุดมคติจะมีลักษณะคล้ายดังสวิตซ์ทางไฟฟ้า คือเมื่อเราให้ไบอัสตรงจะเหมือนกับสวิตซ์ปิดวงจร ( ON ) แต่ถ้าให้ไบอัสกลับจะเหมือนกับสวิตซ์เปิดวงจร  ( OFF ) ซึ่งไดโอดเมื่อได้ไบอัสตรงจะมีกระแสไหลผ่านไดโอดได้สูง และมีแรงดันตกคร่อมไดโอดอยู่เล็กน้อยประมาณ 0.2 หรือ 0.6 โวลต์ ส่วนขณะที่ไบอัสกลับจะมีกระแสไหลผ่านน้อยมากเพียงไม่กี่ไมโครแอมป์ แสดงดังกราฟรูปที่ 12

รูปที่ 12 แสดงกราฟลักษณะสมบัติของไดโอดชนิดรอยต่อ

    5.5  กราฟแสดงลักษณะสมบัติของไดโอด

          สามารถหาได้จากการจ่ายไบอัสตรงและไบอัสกลับให้กับไดโอด     เมื่อไดโอดได้รับไบอัสตรงจะเกิดกระแสไหลผ่านไดโอดได้ในทิศทางจากสารชนิดพีไปยังสารชนิดเอ็น(กระแสนิยม)กระแสดังกล่าวเรียกว่า   กระแสไบอัสตรง   ดังรูปที่ 12

           จากกราฟแสดงคุณสมบัติของไดโอดเมื่อจ่ายไบอัสตรงกับไดโอดในช่วงเริ่มแรกไดโอดจะยังไม่นำกระแสเพราะแรงดันไบอัสตรงยังไม่สามารถทำลายโพเทนเชี่ยล ( Potentail ) ( ศักย์ไฟฟ้าตรงรอยต่อ PN )  เราต้องให้แรงดันไฟฟ้าไบอัสตรงกับไดโอดจนถึงค่าแรงดันคัทอิน ( Cutin Voltage )  จึงจะทำให้โพเทนเชี่ยลลดลง   อันจะทำให้ไดโอดนำกระแสได้  เช่น   เยอรมันเนียมไดโอดจะต้องให้แรงดันคัทอินประมาณ 0.2 โวลต์    และซิลิกอนไดโอดต้องให้แรงดันคัทอินประมาณ  0.6  โวลต์   ดังนั้นถ้าจ่ายแรงดันไบอัสตรงให้กับไดโอดมากกว่าแรงดันคัทอินขึ้นไปแล้วไดโอดจะสามารถนำกระแสได้    โดยมรีกระแส  I_F  ไหลผ่านไดโอด

            ในทำนองเดียวกันเมื่อจ่ายแรงดันไบอัสกลับให้ไดโอด    จะไม่มีกระแสไหลผ่านในวงจร   มีเพียงกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อยไหลผ่านไดโอด ซึ่งกระแสดังกล่าวมีจำนวนน้อยมากเป็นไมโครแอมป์    เปรียบได้ว่าขณะไดโอดได้รับไบอัสกลับ   จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดหรือไม่มีกระแสนั่นเอง    แต่ถ้าเพิ่มแรงดันไบอัสกลับให้สูงมากขึ้นจนถึงค่าแรงดันหนึ่งเรียกว่า  แรงดันพังทลาย     ( Breakdown  Voltage )   ซึ่งไดโอดจะนำกระแสได้     ในสภาวะนี้รอยต่อพีเอ็นของไดโอดจะทะลุและมีกระแสไหลผ่านรอยต่อพีเอ็นจำนวนมาก  ในการใช้งานทั่วไปจะไม่ยอมให้แรงดันไบอัสกลับแก่ไดโอดเกินค่าแรงดันพังทลายของไดโอด

     5.6  การทดสอบไดโอดด้วยโอห์มมิเตอร์

             การตรวจหาขาของไดโอดหรือการตรวจสอบว่าไดโอดนั้นใช้งานได้หรือไม่    ทำได้อย่างง่ายโดยการใช้โอห์มิเตอร์    เนื่องจากไดโอดนั้นเมื่อได้รับแรงไฟไบอัสตรงจะยอมให้กระแสไหลผ่าน   แสดงว่าค่าความต้านทานของไดโอดมีค่าต่ำ ( โดยทั่วไปค่าความต้านทานนี้เรียกว่า  ความต้านทานด้านไบอัสตรง   ปกติมีค่าประมาณ 70 )    แต่เมื่อไดโอดได้รับแรงไฟไบอัสกลับจะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดเหมือนกับว่าความต้านทานของไดโอดมีค่าสูงมาก  ( โดยทั่วไปค่าความต้านทานของไดโอดเมื่อได้รับไบอัสกลับ  จะมีค่าอยู่ระหว่าง 500 K ถึง 

             การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบแอนะลอก      กระทำได้โดยการตั้งย่านวัดความต้านทานในย่าน R x 10   เพื่อวัดความต้านทานไบอัสตรง    โดยต่อขั้วไฟบวก ( มิเตอร์ตระกูล Sanwa ไฟบวกจะออกจากขั้วลบของมิเตอร์ )  ของมิเตอร์เข้ากับขาแอโนด   และต่อขั้วไฟลบของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแคโถด   จะเห็นว่าเข็มของมิเตอร์ชี้ไปที่ค่าความต้านทานต่ำประมาณ 70   จากนั้นให้ปรับย่านวัดไปย่าน R x 10K  เพื่อวัดความต้านทานไบอัสกลับของไดโอด   โดยต่อขั้วมัลติมิเตอร์กลับจากเดิม  คือ  ต่อไฟบวกของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแคโถดและต่อขั้วไฟลบของมัลติมิเตอร์เข้ากับขาแอโนด   เข็มมัลติมิเตอร์จะชี้ที่ค่าความต้านทานสูงมาก ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิก ) หรือค่าอนันต์ ( Infinity ,)  ในไดโอดชนิดซิลิกอน   และประมาณ 500 K ในไดโอดชนิดเยอรมันเนียม 

              การทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์แบบดิจิตอล     ให้ตั้งย่านวัดไดโอด  โดยวัดขั้วทั้งสองของไดโอดด้วยไบอัสตรง  คือ  ให้ขั้วไฟลบ ( มิเตอร์ดิจิตอล   ขั้วไฟลบออกจากขั้วลบของมิเตอร์ ) ของมิเตอร์ต่อกับแคโถดและขั้วไฟบวกของมิเตอร์ต่อกับขาแอโนด    มิเตอร์จะแสดงค่าแรงดันตกคร่อมรอยต่อของไดโอด ( แรงดันคัทอิน )   โดยแสดงค่าแรงดัน 0.6 ในไดโอดชนิดซิลิกอนและแสดงค่า 0.2 ในไดโอดชนิดเยอรมันเนียม

               การวัดและตรวจสอบไดโอด    จะมีพิจารณากันอยู่ 3 ลักษณะ  คือ

                   1. ไดโอดขาด ( Open )   หมายถึง  รอยต่อระหว่างสารพี-เอ็นเปิดออกจากกัน    ทำให้ไดโอดไม่สามารถนำกระแสได้   ทั้งในกรณีไบอัสตรงและไบอัสกลับ ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิกทั้งสองครั้ง )

                   2. ไดโอดลัดวงจร ( Shot )   หมายถึง  รอยต่อระหว่างสารพี-เอ็นเกิดการพังทลายเข้าหากัน    ไดโอดจะนำกระแสทั้งในกรณีไบอัสตรงและไบอัสกลับ ( เข็มมิเตอร์ขึ้นทั้งสองครั้ง )

                  3. ไดโอดรั่วไหล ( Leakage )   หมายถึง  การวัดไดโอดในลักษณะไบอัสกลับ    โดยใช้ค่าแรงดันจากโอห์มมิเตอร์ซึ่งมีค่าแรงดันต่ำกว่าค่าแรงดันพังทลายของไดโอด   ก็มีกระแสไหลแล้ว ไดโอดชนิดเยอรมันเนียมเมื่อถูกไบอัสกลับจะมีค่าความต้านทานประมาณ 400 K - 500 K  ซึ่งมีกระแสรั่วไหลมากกว่าไดโอดชนิดซิลิกอน    โดยไดโอดชนิดซิลิกอนเมื่อถูกไบอัสกลับจะมีค่าความต้านทานเป็นอนันต์ ( เข็มมิเตอร์ไม่กระดิก )