Пряме зміщення проти зворотного зміщення та їх вплив на функціональність діода

 

З того дня, коли моя мама здивувала мене першим домашнім комп’ютером на Різдво, ну, скажімо так, дуже давно, я був заінтригований технологією. Так чи інакше, у той час мені заздрили всі виродки, ботаніки та вчителі в моїй школі. Там я був із вражаючими 64, чекайте, кілобайтами необробленої потужності обробки.

Тепер, перемотаючись до сьогодення, мій ноутбук використовує лише оперативну пам’ять у 100,000 XNUMX разів більше. Отже, можна з упевненістю сказати, що комп’ютерні технології еволюціонували. Однак є одна річ, якої не вдалося, а це конкурентоспроможність виробників комп’ютерів.

Бувають випадки, коли вибір одного пристрою чи методу стосується потреби чи функції. Більше того, потреба в певній функціональності є переважною рушійною силою при виборі пристрою або процесу в області електроніки.

Що таке зміщення діода або зміщення?

Перш ніж порівняти два типи упередженості, я спочатку обговорю їх індивідуальні особливості. В електроніці ми визначаємо зміщення або зміщення як метод встановлення набору струмів або напруг в різних точках електронної схеми для встановлення належних умов роботи в електронному компоненті. Хоча це спрощений варіант відповіді, він все ж принципово правильний. Крім того, зміщення містить два типи зміщення: пряме зміщення та зворотне зміщення.

Як я впевнений, ви знаєте, діод (PN-перехід) функціонує так само, як шосе з одностороннім рухом, оскільки дозволяє легше протікати струму в одному напрямку, ніж в іншому. Підсумовуючи, діод зазвичай проводить струм в одному напрямку, а напруга, яку вони прикладають, відповідає описаній орієнтації прямого зміщення. Однак, коли напруга рухається в зворотному напрямку, ми називаємо цю орієнтацію зворотним зміщенням. Крім того, при зворотному зміщенні стандартний діод із PN-переходом зазвичай пригнічує або блокує потік струму, майже як електронна версія зворотного клапана.

Пряме зміщення проти зворотного зміщення

У стандартному діоді пряме зміщення відбувається, коли напруга на діоді дозволяє природний потік струму, тоді як зворотне зміщення означає напругу на діоді в протилежному напрямку.

Однак напруга на діоді під час зворотного зміщення не викликає значного потоку струму. Крім того, ця особливість корисна для зміни змінного струму (AC) на постійний (DC).

Існує безліч інших застосувань цієї характеристики, включаючи електронне керування сигналом.

Знання розміщення стабілітрона можуть створити або зламати дизайн.

 

Робота діода

Раніше я надав більш спрощене пояснення стандартної роботи діода. Детальний процес роботи з діодом може бути дещо складним для розуміння, оскільки він включає розуміння квантової механіки. Робота діода стосується потоку негативних зарядів (електронів) і позитивних зарядів (дірок). Технологічно ми називаємо напівпровідниковий діод pn-переходом. Pn-переходи також є важливою частиною роботи фотоелементів.

Загалом, правильна робота діода вимагає іншого важливого елемента або процесу, який називається легуванням. Ви можете легувати напівпровідник матеріалами, щоб полегшити надлишок легко зміщуваних електронів, які ми називаємо n-типом або негативною областю. Крім того, можна також легувати напівпровідник, щоб стимулювати надлишок дірок, щоб легко поглинати ці електрони, і ми називаємо це p-типом або позитивною областю. Крім того, позитивні та негативні області діода також називають його анодом (P) і катодом (N).

Загалом, саме розбіжності між двома матеріалами та їх подальша синергія на надзвичайно малих відстанях (< міліметра) полегшують роботу діодів. Однак функціональність діодів, звичайно, можлива лише тоді, коли ми об’єднаємо два типи (P, N) матеріалів. Крім того, злиття цих двох типів матеріалів утворює те, що ми називаємо pn-переходом. Крім того, область, яка існує між двома елементами, називається зоною виснаження.

Примітка: Майте на увазі, що для належної функціональності діод вимагає мінімальної порогової напруги, щоб подолати область виснаження. Крім того, мінімальна порогова напруга в більшості випадків для діодів становить приблизно 0.7 вольт. Крім того, напруга зворотного зміщення вироблятиме невелику кількість струму через діод, і це називається струмом витоку, але зазвичай він незначний. Нарешті, якщо ви застосувати значну зворотну напругу, це призведе до повного електронного пробою діода, що дозволить струму текти в протилежному напрямку через діод.

Функціональність і робота діода продовжено

Загалом, коли дифузія сприяє подальшому переміщенню електронів з області n-типу, вони починають заповнювати дірки в області p-типу. У результаті цієї дії утворюються негативні іони в області p-типу, таким чином залишаючи позитивні іони в області n-типу. Загалом, керуючий контроль цієї дії знаходиться в напрямку електричного поля. Як ви можете собі уявити, це призводить до сприятливої ​​електричної поведінки залежно, звичайно, від того, як ви застосовуєте напругу, тобто зміщення.

Крім того, що стосується стандартного діода з pn-переходом, існує три умови зміщення та дві робочі області. Нижче наведено три можливі типи умов зміщення:

• Пряме зміщення: ця умова зміщення включає підключення позитивного потенціалу напруги до матеріалу P-типу і негативного до матеріалу N-типу через діод, таким чином зменшуючи ширину діода.

• Зворотне зміщення: на відміну від цього, ця умова зміщення включає підключення негативного потенціалу напруги до матеріалу P-типу і позитивного до матеріалу N-типу через діод, таким чином збільшуючи ширину діода.

• Нульове зміщення: це стан зміщення, при якому на діод не прикладається зовнішній потенціал напруги.

Пряме зміщення проти зворотного зміщення та їх дисперсії

Зворотне зміщення посилює потенційний бар'єр і перешкоджає потоку носіїв заряду. Навпаки, пряме зміщення послаблює потенціальний бар’єр, що дозволяє струму легше протікати через з’єднання.

При прямому зміщенні ми підключаємо плюсову клему джерела напруги до анода, а негативну клему до катода. Навпаки, при зворотному зміщенні ми підключаємо плюсову клему джерела напруги до катода, а негативну клему до анода.

• Пряме зміщення зменшує силу потенціального бар’єру електричного поля через потенціал, тоді як зворотне зміщення посилює потенціальний бар’єр.

• Пряме зміщення має анодну напругу, яка перевищує напругу катода. На противагу цьому, зворотне зміщення має катодну напругу, яка більша за анодну.

• Пряме зміщення має значний прямий струм, тоді як зворотне зміщення має мінімальний прямий струм.

• Вичерпний шар діода значно тонший при прямому зміщенні і набагато товщі при зворотному зміщенні.

• Пряме зміщення зменшує опір діода, а зворотне зміщення збільшує опір діода.

• При прямому зміщенні струм протікає без зусиль, але зворотне зміщення не дозволяє струму протікати через діод.

• Рівень струму залежить від прямого зміщення при прямому зміщенні, однак при зворотному зміщенні величина струму мінімальна або незначна.

• При прямому зміщенні пристрій буде функціонувати як провідник і як ізолятор, якщо має зворотне зміщення.

Планування схеми на основі потенціалів зміщення є ознакою розумного аналізу.

 

Здатність діода функціонувати як два окремих, але однаково ефективних пристрої робить його справді адаптивним компонентом. Вплив зміщення на функціональність діода забезпечує оптимальний контроль над тим, яку функцію діод виконуватиме у вашій схемі. Використання прямого і зворотного зміщення дає розробнику схеми оптимальний контроль над функціональністю діода.

На щастя, завдяки набору інструментів для проектування та аналізу від Cadence ви будете впевнені, що ваші дизайнери та виробничі групи працюватимуть разом над впровадженням методів прямого та зворотного зміщення у всіх ваших дизайнах друкованих плат. Allegro PCB Designer — це рішення для компонування, яке ви шукали, і воно, безсумнівно, може полегшити впровадження стратегій прямого або зворотного зміщення у ваші поточні та майбутні проекти друкованих плат. 

Залишити повідомлення 

список повідомлень