Rückwärtsbias

Rückwärtsbias, auch Rückbias genannt, bezeichnet in der Elektronik eine Betriebsart von Sperrschichten, insbesondere p-n-Dioden, bei der eine Spannung angelegt wird, die der normalen Durchlassrichtung entgegenwirkt. Dadurch vergrößert sich die Breite der Verarmungsschicht, der Stromfluss wird stark vermindert und der Bauteil wirkt weitgehend blockierend. Es fließt nur ein geringer Leckstrom, der temperaturabhängig ist.

Bei Dioden führt der Rückwärtsbias zu einem meist sehr geringen Leckstrom. Mit zunehmender Spannung kann es zum Durchbruch kommen, der durch Zener- oder Avalanche-Effekte eintritt. Die für den Durchbruch erforderliche Spannung wird als Durchbruchspannung oder Zener-/Avalanche-Spannung bezeichnet, je nach Bauteilaufbau unterschiedlich. Reverse-Leckströme steigen oft deutlich mit der Temperatur, und Spannungen oberhalb der Nenn-Durchbruchspannung können den Bauteil dauernd schädigen.

Bei Bipolartransistoren ist der Kollektor-Basis-Zweckbereich reverse-bias geführt, während die Basis-Emitter-Verbindung in der Regel forward-biased bleibt. Im normalen Aktivbetrieb sorgt der reverse bias der Kollektor-Basis-Junction für eine gute Verstärkungswirkung, während hohe Reverse-Spannungen den Sperrstrom erhöhen und die Bauteilcharakteristik beeinflussen.

Anwendungen treten in der Spannungsreglung (Zener- und Avalanche-Dioden), in der Spannungsstabilisierung, in der Bild- und Lichtdetektortechnik (Photodioden im Reverse-Bias für bessere Geschwindigkeit und LINEARität) sowie in Varactor-Dioden auf, deren Kapazität durch Reverse-Bias variiert wird. Bei Schutzschaltungen werden Reverse-Spannungen genutzt, um Bauteile vor Überspannung zu schützen.

Wichtige Kenngrößen sind die Leckstrom IR, die Durchbruchspannung VBR/Zener-Spannung und die Temperaturabhängigkeit der Leckströme. Übermäßige Reverse-Spannung kann zu Schäden führen, daher sind Spannungsangaben und Grenzwerte essenziell.