Odchylenie w przód vs odchylenie w tył i ich wpływ na funkcjonalność diody

 

Od dnia, gdy moja mama zaskoczyła mnie pierwszym domowym komputerem na Boże Narodzenie, no cóż, powiedzmy, dawno temu, zaintrygowała mnie technologia. W każdym razie w tamtym czasie byłem przedmiotem zazdrości każdego geeka, nerda i nauczyciela w mojej szkole. Byłem tam z imponującymi 64, czekaj na to, kilobajtami surowej mocy obliczeniowej.

Teraz szybko do przodu do dnia dzisiejszego, a mój laptop wykorzystuje 100,000 XNUMX razy więcej pamięci RAM. Można więc śmiało powiedzieć, że technologia komputerowa ewoluowała. Jednak jest jedna rzecz, której nie ma, a jest nią konkurencyjność producentów komputerów.

Zdarza się, że wybór jednego urządzenia lub metody dotyczy potrzeby lub funkcji. Co więcej, potrzeba określonej funkcjonalności jest dominującą siłą napędową przy wyborze urządzenia lub procesu z dziedziny elektroniki.

Co to jest polaryzacja diody lub polaryzacja?

Zanim porównamy te dwa rodzaje uprzedzeń, najpierw omówię ich indywidualne cechy. W elektronice definiujemy bias lub bias jako metodę ustalania zestawu prądów lub napięć w różnych punktach obwodu elektronicznego w celu ustalenia właściwych warunków pracy w komponencie elektronicznym. Chociaż jest to uproszczona wersja odpowiedzi, nadal jest zasadniczo poprawna. Co więcej, w przypadku odchylenia występują dwa rodzaje odchylenia, odchylenia w przód i odchylenia wstecznego.

Jestem pewien, że jesteś świadomy, że dioda (złącze PN) działa podobnie jak autostrada jednokierunkowa, ponieważ umożliwia łatwiejszy przepływ prądu w jednym kierunku niż w drugim. Podsumowując, dioda zazwyczaj przewodzi prąd w jednym kierunku, a stosowane przez nie napięcie jest zgodne z opisaną orientacją polaryzacji do przodu. Jednak gdy napięcie porusza się w odwrotnym kierunku, określamy tę orientację jako odwrócenie polaryzacji. Ponadto, w przypadku polaryzacji wstecznej, standardowa dioda złącza PN zazwyczaj hamuje lub blokuje przepływ prądu, prawie jak elektroniczna wersja zaworu zwrotnego.

Odchylenie w przód vs odchylenie w tył

W standardowej diodzie polaryzacja w kierunku przewodzenia występuje, gdy napięcie na diodzie umożliwia naturalny przepływ prądu, podczas gdy polaryzacja wsteczna oznacza napięcie na diodzie w przeciwnym kierunku.

Jednak napięcie obecne na diodzie podczas polaryzacji wstecznej nie powoduje żadnego znaczącego przepływu prądu. Co więcej, ta szczególna cecha jest korzystna przy zamianie prądu przemiennego (AC) na prąd stały (DC).

Istnieje wiele innych zastosowań tej cechy, w tym elektroniczna kontrola sygnału.

Wiedza o rozmieszczeniu diod Zenera może stworzyć lub zepsuć projekt.

 

Działanie diody

Wcześniej przedstawiłem bardziej uproszczone wyjaśnienie działania standardowej diody. Szczegółowy proces diody może być nieco trudny do zrozumienia, ponieważ obejmuje zrozumienie mechaniki kwantowej. Działanie diody dotyczy przepływu ładunków ujemnych (elektronów) i dodatnich (dziury). Mówiąc technologicznie, nazywamy diodę półprzewodnikową złączem pn. Złącza Pn są również istotną częścią działania ogniwa fotowoltaicznego.

Ogólnie rzecz biorąc, prawidłowe działanie diody wymaga innego istotnego elementu lub procesu zwanego dopingiem. Półprzewodnik można domieszkować materiałami, aby ułatwić nadmiar łatwo przemieszczających się elektronów, które nazywamy obszarem typu n lub ujemnym. Co więcej, możliwe jest również domieszkowanie półprzewodnika, aby promować nadmiar dziur, aby łatwo absorbować również te elektrony, i nazywamy to obszarem typu p lub obszarem dodatnim. Co więcej, dodatnie i ujemne obszary diody nazywane są również jej anodą (P) i katodą (N).

Ogólnie rzecz biorąc, to różnice między dwoma materiałami i ich następująca synergia na bardzo krótkich dystansach (< milimetra) ułatwiają pracę diody. Jednak funkcjonalność diody jest oczywiście możliwa tylko wtedy, gdy połączymy dwa rodzaje materiałów (P, N). Również połączenie tych dwóch rodzajów materiałów tworzy to, co nazywamy złączem pn. Ponadto obszar, który istnieje między tymi dwoma elementami, nazywany jest regionem zubożenia.

Uwaga: Należy pamiętać, że dla prawidłowego działania dioda wymaga minimalnego napięcia progowego, aby pokonać obszar wyczerpania. Ponadto minimalne napięcie progowe w większości przypadków dla diod wynosi około 0.7 wolta. Ponadto napięcie odwróconej polaryzacji wytworzy niewielką ilość prądu przez diodę i nazywa się to prądem upływu, ale zazwyczaj jest to znikome. Wreszcie, jeśli zastosujesz znaczne napięcie wsteczne, spowoduje to całkowite przebicie elektroniki diody, umożliwiając w ten sposób przepływ prądu przez diodę w przeciwnym kierunku.

Funkcjonalność i działanie diody ciąg dalszy

Ogólnie rzecz biorąc, gdy dyfuzja ułatwia późniejszy ruch elektronów z obszaru typu n, zaczynają one wypełniać dziury w obszarze typu p. W wyniku tego działania powstają jony ujemne w regionie typu p, pozostawiając w ten sposób jony dodatnie w regionie typu n. Ogólnie rzecz biorąc, rządząca kontrola tego działania znajduje się w kierunku pola elektrycznego. Jak można sobie wyobrazić, skutkuje to korzystnym zachowaniem elektrycznym, oczywiście w zależności od sposobu przyłożenia napięcia, tj. polaryzacji.

Ponadto, w odniesieniu do standardowej diody złącza pn, istnieją trzy stany polaryzacji i dwa obszary działania. Trzy możliwe typy warunków odchylenia są następujące:

• Forward Bias: Ten stan polaryzacji obejmuje podłączenie dodatniego potencjału napięcia do materiału typu P i ujemnego do materiału typu N w poprzek diody, zmniejszając w ten sposób szerokość diody.

• Odwrotne obciążenie: W przeciwieństwie do tego, ten stan polaryzacji obejmuje połączenie ujemnego potencjału napięcia z materiałem typu P i dodatniego z materiałem typu N w poprzek diody, zwiększając w ten sposób szerokość diody.

• Zero Bias: Jest to stan polaryzacji, w którym do diody nie jest przyłożony żaden zewnętrzny potencjał napięcia.

Kierunek w przód w porównaniu z odchyleniem wstecznym i ich wariancje

Odwrotna polaryzacja wzmacnia potencjalną barierę i utrudnia przepływ nośników ładunku. W przeciwieństwie do tego, przesunięcie do przodu osłabia barierę potencjału, umożliwiając w ten sposób łatwiejszy przepływ prądu przez złącze.

Podczas polaryzacji w przód podłączamy dodatni zacisk zasilacza do anody, a ujemny zacisk do katody. W przeciwieństwie do tego, podczas odwrotnego polaryzacji, podłączamy dodatni zacisk zasilania napięciowego do katody, a ujemny zacisk do anody.

• Odchylenie do przodu zmniejsza siłę potencjalnej bariery pola elektrycznego na potencjale, podczas gdy odwrócenie polaryzacji wzmacnia barierę potencjału.

• Polaryzacja przewodzenia ma napięcie anodowe, które jest większe niż napięcie katodowe. W przeciwieństwie do tego, odwrotna polaryzacja ma napięcie katody, które jest większe niż napięcie anodowe.

• Odchylenie do przodu ma znaczny prąd przewodzenia, podczas gdy odwrócenie ma minimalny prąd przewodzenia.

• Warstwa zubożona diody jest znacznie cieńsza w przypadku polaryzacji w przód i znacznie grubsza w przypadku polaryzacji wstecznej.

• Odchylenie w przód zmniejsza rezystancję diody, a odchylenie w tył zwiększa rezystancję diody.

• Prąd płynie bez wysiłku, gdy jest ustawiony w kierunku przewodzenia, ale odwrócenie polaryzacji nie pozwala na przepływ prądu przez diodę.

• Poziom prądu zależy od napięcia przewodzenia przy polaryzacji przewodzenia, jednak ilość prądu jest minimalna lub pomijalna przy polaryzacji wstecznej.

• W przypadku polaryzacji do przodu urządzenie będzie działać jako przewodnik i jako izolator, jeśli jest w polaryzacji odwrotnej.

Planowanie obwodu w oparciu o potencjały polaryzacji to znak inteligentnej analizy.

 

Zdolność diody do działania jako dwóch oddzielnych, ale równie skutecznych urządzeń sprawia, że ​​jest to prawdziwie adaptacyjny komponent. Efekty polaryzacji na funkcjonalność diody zapewniają optymalną kontrolę nad tym, jaką funkcję będzie pełnić dioda w projekcie obwodu. Zastosowanie polaryzacji w przód i w tył daje projektantowi obwodów optymalną kontrolę nad funkcjonalnością diody.

Na szczęście, dzięki pakietowi narzędzi do projektowania i analizy Cadence, będziesz mieć pewność, że twoi projektanci i zespoły produkcyjne będą współpracować w celu wdrożenia technik polaryzacji w przód i w tył we wszystkich projektach PCB. Allegro PCB Designer to rozwiązanie układu, którego szukałeś, i może bez wątpienia ułatwić wdrożenie strategii projektowania z odchyleniem w przód lub wstecz w twoich obecnych i przyszłych projektach PCB. 

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów