Polarizarea directă vs. polarizarea inversă și efectele lor asupra funcționalității diodei

 

Din ziua în care mama m-a surprins cu primul computer de acasă de Crăciun, ei bine, să spunem cu mult timp în urmă, am fost intrigat de tehnologie. Oricum, la acea vreme, eram invidia fiecărui tocilar, tocilar și profesor de la școala mea. Acolo eram cu un impresionant 64, așteptați, kilobytes de putere de procesare brută.

Acum, înainte rapid până în ziua de azi, iar laptopul meu utilizează de 100,000 de ori această cantitate numai în RAM. Deci, este sigur să spunem că tehnologia computerelor a evoluat. Cu toate acestea, există un lucru care nu a avut și acesta este competitivitatea producătorilor de computere.

Există momente când alegerea unui dispozitiv sau a unei metode se referă la o nevoie sau o funcție. Mai mult, nevoia unei anumite funcționalități este forța motrice predominantă atunci când alegeți un dispozitiv sau un proces din domeniul electronicii.

Ce este polarizarea sau polarizarea diodelor?

Înainte de a compara cele două tipuri de părtinire, voi discuta mai întâi despre caracteristicile lor individuale. În electronică, definim polarizarea sau polarizarea ca o metodă de stabilire a unui set de curenți sau tensiuni în diferite puncte ale unui circuit electronic pentru a stabili condiții de funcționare adecvate în cadrul unei componente electronice. Deși aceasta este o versiune simplificată a răspunsului, este totuși corectă. În plus, odată cu biasing, există cele două tipuri de biasing, bias-ul înainte și invers.

După cum sunt sigur că știți, o diodă (joncțiune PN) funcționează mult ca o autostradă cu sens unic, deoarece permite fluxul de curent mai ușor într-o direcție decât în ​​alta. În rezumat, o diodă conduce de obicei curentul într-o direcție, iar tensiunea pe care o aplică urmează o orientare de polarizare directă descrisă. Cu toate acestea, atunci când tensiunea se mișcă în direcția inversă, ne referim la această orientare ca polarizare inversă. De asemenea, atunci când este în polarizare inversă, o diodă de joncțiune PN standard va inhiba sau bloca de obicei fluxul de curent, aproape ca o versiune electronică a unei supape de reținere.

Prejudecăți înainte versus părtinire inversă

Într-o diodă standard, polarizarea directă apare atunci când tensiunea pe o diodă permite fluxul natural de curent, în timp ce polarizarea inversă denotă o tensiune pe diodă în direcția opusă.

Cu toate acestea, tensiunea prezentă pe o diodă în timpul polarizării inverse nu produce nici un flux semnificativ de curent. În plus, această caracteristică particulară este benefică pentru schimbarea curentului alternativ (AC) în curent continuu (DC).

Există o varietate de alte utilizări pentru această caracteristică, inclusiv controlul electronic al semnalului.

Cunoștințele privind plasarea diodelor Zener pot face sau distruge un design.

 

Funcționarea unei diode

Mai devreme, am oferit o explicație mai simplificată a funcționării standard a diodelor. Procesul detaliat al unei diode poate fi oarecum dificil de înțeles, deoarece implică o înțelegere a mecanicii cuantice. Funcționarea diodei se referă la fluxul de sarcini negative (electroni) și sarcini pozitive (găuri). Tehnologic vorbind, ne referim la o diodă semiconductoare ca o joncțiune pn. Joncțiunile Pn sunt, de asemenea, o parte esențială a funcționării unei celule fotovoltaice.

În general, buna funcționare a unei diode necesită un alt element sau proces esențial numit dopaj. Puteți dopa un semiconductor cu materiale pentru a facilita un exces de electroni ușor deplasați, la care numim o regiune de tip n sau negativă. În plus, este, de asemenea, posibil să se dopeze un semiconductor pentru a promova un exces de găuri pentru a absorbi cu ușurință și acești electroni și ne referim la aceasta ca regiune de tip p sau pozitivă. Mai mult, regiunile pozitive și negative ale diodei sunt numite și anod (P) și catod (N).

În general, variațiile dintre cele două materiale și sinergia lor ulterioară pe distanțe extrem de scurte (< milimetri) sunt cele care facilitează funcționarea diodei. Cu toate acestea, funcționalitatea diodei este posibilă, desigur, numai atunci când îmbinăm cele două tipuri (P, N) de materiale. De asemenea, îmbinarea acestor două tipuri de materiale formează ceea ce numim o joncțiune pn. În plus, zona care există între cele două elemente se numește regiunea de epuizare.

Notă: Rețineți că pentru o funcționalitate adecvată, o diodă necesită o tensiune de prag minimă pentru a depăși regiunea de epuizare. În plus, tensiunea de prag minimă în majoritatea cazurilor pentru diode este de aproximativ 0.7 volți. De asemenea, tensiunea de polarizare inversă va produce o cantitate mică de curent prin diodă și se numește curent de scurgere, dar de obicei este neglijabilă. În cele din urmă, dacă aplicați o tensiune inversă semnificativă, aceasta va provoca o defecțiune electronică completă a diodei, permițând astfel curentului să curgă în direcția opusă prin diodă.

Funcționalitatea și funcționarea diodei au continuat

În general, atunci când difuzia facilitează mișcarea ulterioară a electronilor din regiunea de tip n, aceștia încep să umple golurile din regiunea de tip p. Rezultatul acestei acțiuni formează ioni negativi în regiunea de tip p, lăsând astfel în urmă ioni pozitivi în regiunea de tip n. În general, controlul care guvernează această acțiune rezidă în direcția câmpului electric. După cum vă puteți imagina, acest lucru are ca rezultat un comportament electric benefic, în funcție, desigur, de modul în care aplicați tensiunea, adică polarizarea.

În plus, în ceea ce privește o diodă de joncțiune pn standard, există trei condiții de polarizare și două regiuni de funcționare. Cele trei tipuri posibile de condiții de polarizare sunt următoarele:

• Polarizare directă: Această condiție de polarizare încorporează conectarea unui potențial de tensiune pozitiv la materialul de tip P și a unui potențial negativ la materialul de tip N peste diodă, scăzând astfel lățimea diodei.

• Polarizare inversă: În schimb, această condiție de polarizare implică conectarea unui potențial de tensiune negativ la materialul de tip P și a unui potențial pozitiv la materialul de tip N peste diodă, crescând astfel lățimea diodei.

• Zero Bias: Aceasta este o condiție de polarizare în care nu există un potențial extern de tensiune aplicat diodei.

Polarizarea directă versus polarizarea inversă și variațiile acestora

O polarizare inversă întărește bariera potențială și împiedică fluxul purtătorilor de sarcină. În schimb, o polarizare directă slăbește bariera de potențial, permițând astfel curentului să curgă mai ușor prin joncțiune.

În timpul polarizării directe, conectăm borna pozitivă a sursei de tensiune la anod și borna negativă la catod. În schimb, în ​​timp ce suntem în polarizare inversă, conectăm borna pozitivă a sursei de tensiune la catod și borna negativă la anod.

• O polarizare directă reduce puterea barierei potențiale a câmpului electric peste potențial, în timp ce o polarizare inversă întărește bariera potențială.

• O polarizare directă are o tensiune anodică mai mare decât tensiunea catodului. În schimb, o polarizare inversă are o tensiune catodică mai mare decât tensiunea anodului.

• O polarizare directă are un curent direct substanțial, în timp ce o polarizare inversă are un curent direct minim.

• Stratul de epuizare al unei diode este substanțial mai subțire când este în polarizare directă și mult mai gros când este în polarizare inversă.

• Polarizarea directă scade rezistența unei diode, iar polarizarea inversă crește rezistența unei diode.

• Curentul curge fără efort în timp ce este în polarizare directă, dar polarizarea inversă nu permite curentului să curgă prin diodă.

• Nivelul curentului depinde de tensiunea directă în timp ce în polarizare directă, cu toate acestea, cantitatea de curent este minimă sau neglijabilă în polarizarea inversă.

• În polarizare directă, un dispozitiv va funcționa ca conductor și ca izolator dacă este în polarizare inversă.

Planificarea circuitului pe baza potențialelor de părtinire este semnul analizei inteligente.

 

Capacitatea unei diode de a funcționa ca două dispozitive separate, dar la fel de eficiente, o face o componentă cu adevărat adaptivă. Efectele polarizării asupra funcționalității unei diode oferă un control optim asupra funcției pe care o va juca o diodă în designul circuitului dumneavoastră. Utilizarea polarizării înainte și inversă oferă unui proiectant de circuit un control optim asupra funcționalității unei diode.

Din fericire, cu suita Cadence de instrumente de proiectare și analiză, veți fi sigur că veți avea designerii și echipele de producție să lucreze împreună pentru a implementa utilizarea tehnicilor de polarizare directă și inversă în toate modelele dvs. de PCB. Allegro PCB Designer este soluția de aspect pe care ați căutat-o ​​și poate facilita, fără îndoială, implementarea strategiilor de proiectare de polarizare directă sau inversă în proiectele dumneavoastră curente și viitoare de PCB. 

Lăsaţi un mesaj 

Lista de mesaje