Dopredná odchýlka vs. spätná odchýlka a ich vplyv na funkčnosť diód

 

Odo dňa, keď ma moja mama prekvapila prvým domácim počítačom na Vianoce, povedzme už dávno, ma táto technológia zaujala. Každopádne, v tom čase mi závidel každý kolega geek, nerd a učiteľ na mojej škole. Tam som bol s pôsobivými 64, počkajte na to, kilobajty surového výpočtového výkonu.

Teraz rýchlo vpred do súčasnosti a môj laptop využíva 100,000 XNUMX-násobok tejto sumy len v RAM. Dá sa teda s istotou povedať, že výpočtová technika sa vyvinula. Je tu však jedna vec, ktorá nie, a to konkurencieschopnosť výrobcov počítačov.

Sú chvíle, keď je výber jedného zariadenia alebo metódy o potrebe alebo funkcii. Okrem toho potreba konkrétnej funkčnosti je prevládajúcou hnacou silou pri výbere zariadenia alebo procesu v oblasti elektroniky.

Čo je to Diode Bias alebo Biasing?

Predtým, ako porovnáme dva typy zaujatosti, najprv rozoberiem ich individuálne charakteristiky. V elektronike definujeme predpätie alebo predpätie ako metódu vytvorenia súboru prúdov alebo napätí v rôznych bodoch elektronického obvodu na vytvorenie správnych prevádzkových podmienok v elektronickom komponente. Hoci ide o zjednodušenú verziu odpovede, stále je v zásade správna. Okrem toho s ovplyvnením existujú dva typy ovplyvnenia, predpätie vpred a spätné skreslenie.

Ako som si istý, viete, dióda (PN križovatka) funguje podobne ako jednosmerná diaľnica, pretože umožňuje tok prúdu ľahšie v jednom smere ako v druhom. Stručne povedané, dióda zvyčajne vedie prúd v jednom smere a napätie, ktoré aplikujú, sleduje opísanú orientáciu predpätia. Keď sa však napätie pohybuje v opačnom smere, označujeme túto orientáciu ako spätnú odchýlku. Tiež, keď je v reverznom predpätí, štandardná PN prechodová dióda zvyčajne inhibuje alebo blokuje tok prúdu, takmer ako elektronická verzia spätného ventilu.

Zaujatosť dopredu verzus spätná odchýlka

V štandardnej dióde sa predpätie vyskytuje, keď napätie na dióde umožňuje prirodzený tok prúdu, zatiaľ čo spätné predpätie označuje napätie na dióde v opačnom smere.

Napätie prítomné na dióde počas spätného predpätia však nevytvára žiadny významný tok prúdu. Okrem toho je táto zvláštna charakteristika výhodná pre zmenu striedavého prúdu (AC) na jednosmerný prúd (DC).

Existuje celý rad ďalších použití tejto charakteristiky, vrátane elektronického riadenia signálu.

Znalosť umiestnenia Zenerovej diódy môže vytvoriť alebo pokaziť dizajn.

 

Prevádzka diódy

Predtým som poskytol jednoduchšie vysvetlenie štandardnej činnosti diódy. Podrobný proces diódy môže byť trochu náročný na pochopenie, pretože zahŕňa pochopenie kvantovej mechaniky. Činnosť diódy sa týka toku záporných nábojov (elektrónov) a kladných nábojov (diery). Z technologického hľadiska označujeme polovodičovú diódu ako pn prechod. Pn prechody sú tiež nevyhnutnou súčasťou prevádzky fotovoltaických článkov.

Vo všeobecnosti si správna činnosť diódy vyžaduje ďalší podstatný prvok alebo proces nazývaný doping. Polovodič môžete dopovať materiálmi, aby ste uľahčili nadbytok ľahko vytesnených elektrónov, ktoré označujeme ako n-typ alebo negatívnu oblasť. Okrem toho je tiež možné dopovať polovodič na podporu prebytku dier, aby sa tieto elektróny ľahko absorbovali, a nazývame to ako p-typ alebo pozitívnu oblasť. Okrem toho sa kladné a záporné oblasti diódy nazývajú aj jej anóda (P) a katóda (N).

Celkovo sú to rozdiely medzi týmito dvoma materiálmi a ich následná synergia na extrémne krátke vzdialenosti (< milimeter), ktoré uľahčujú fungovanie diód. Funkčnosť diódy je však možná len vtedy, keď spojíme dva typy (P, N) materiálov. Zlúčenie týchto dvoch typov materiálov tiež vytvára to, čo nazývame pn križovatka. Okrem toho oblasť, ktorá existuje medzi týmito dvoma prvkami, sa nazýva oblasť vyčerpania.

Poznámka: Majte na pamäti, že pre správnu funkčnosť dióda vyžaduje minimálne prahové napätie, aby prekonala oblasť vyčerpania. Okrem toho je minimálne prahové napätie vo väčšine prípadov pre diódy približne 0.7 voltu. Napätie spätného predpätia tiež vytvorí malé množstvo prúdu cez diódu a nazýva sa zvodový prúd, ale zvyčajne je zanedbateľný. Nakoniec, ak použijete významné spätné napätie, spôsobí to komplexný elektronický rozpad diódy, čím sa umožní, aby prúd cez diódu pretekal v opačnom smere.

Pokračovanie funkčnosti a prevádzky diódy

Vo všeobecnosti, keď difúzia uľahčuje následný pohyb elektrónov z oblasti typu n, začnú vyplňovať diery v oblasti typu p. Výsledkom tohto pôsobenia sú negatívne ióny v oblasti typu p, čím zanechávajú kladné ióny v oblasti typu n. Vo všeobecnosti platí, že riadiace riadenie tejto akcie spočíva v smere elektrického poľa. Ako si viete predstaviť, výsledkom je priaznivé elektrické správanie v závislosti, samozrejme, od toho, ako použijete napätie, tj predpätie.

Okrem toho, pokiaľ ide o štandardnú diódu pn, existujú tri podmienky predpätia a dve prevádzkové oblasti. Tri možné typy podmienok ovplyvnenia sú nasledovné:

• Forward Bias: Tento stav predpätia zahŕňa pripojenie kladného napäťového potenciálu k materiálu typu P a záporného k materiálu typu N cez diódu, čím sa zmenšuje šírka diódy.

• Reverzná odchýlka: Na rozdiel od toho táto podmienka predpätia zahŕňa pripojenie záporného napäťového potenciálu k materiálu typu P a kladného k materiálu typu N cez diódu, čím sa zväčšuje šírka diódy.

• Zero Bias: Toto je stav predpätia, v ktorom nie je na diódu aplikovaný žiadny potenciál vonkajšieho napätia.

Dopredné ovplyvňovanie verzus spätné ovplyvňovanie a ich odchýlky

Reverzné predpätie posilňuje potenciálnu bariéru a bráni toku nosičov náboja. Na rozdiel od toho, predpätie oslabuje potenciálnu bariéru, čím umožňuje ľahšie prúdenie prúdu cez križovatku.

Počas predpätia pripájame kladný pól zdroja napätia k anóde a záporný pól ku katóde. Naproti tomu pri spätnom predpätí pripájame kladný pól zdroja napätia ku katóde a záporný pól k anóde.

• Dopredná odchýlka znižuje silu potenciálnej bariéry elektrického poľa naprieč potenciálom, zatiaľ čo spätná odchýlka potenciálnu bariéru posilňuje.

• Predpätie má anódové napätie, ktoré je väčšie ako katódové napätie. Naopak, spätné predpätie má katódové napätie, ktoré je väčšie ako anódové napätie.

• Predpätie má značný dopredný prúd, zatiaľ čo spätné predpätie má minimálny dopredný prúd.

• Opotrebovávacia vrstva diódy je podstatne tenšia pri predpätí a oveľa hrubšia pri spätnom predpätí.

• Dopredné predpätie znižuje odpor diódy a spätné predpätie zvyšuje odpor diódy.

• Prúd tečie bez námahy pri predpätí, ale spätné predpätie nedovoľuje, aby prúd pretekal cez diódu.

• Úroveň prúdu závisí od dopredného napätia, zatiaľ čo pri predpätí dopredu je množstvo prúdu minimálne alebo zanedbateľné pri spätnom predpätí.

• Pri predpätí vpred bude zariadenie fungovať ako vodič a ako izolátor, ak je v spätnom predpätí.

Plánovanie vášho okruhu na základe potenciálov skreslenia je známkou inteligentnej analýzy.

 

Schopnosť diódy fungovať ako dve samostatné, ale rovnako účinné zariadenia z nej robí skutočne adaptívny komponent. Účinky ovplyvnenia funkčnosti diódy poskytujú optimálnu kontrolu nad tým, akú funkciu bude dióda hrať vo vašom návrhu obvodu. Použitie dopredného a spätného predpätia dáva návrhárovi obvodu optimálnu kontrolu nad funkčnosťou diódy.

Našťastie so sadou nástrojov na návrh a analýzu od Cadence budete mať istotu, že vaši dizajnéri a výrobné tímy budú spolupracovať na implementácii použitia techník smerového a spätného ovplyvnenia vo všetkých vašich návrhoch PCB. Allegro PCB Designer je riešenie rozloženia, ktoré ste hľadali, a môže nepochybne uľahčiť implementáciu stratégií dizajnu dopredu alebo dozadu do vašich súčasných a budúcich návrhov PCB. 

Zanechajte správu 

zoznam správ