Voorwaartse vooroordeel vs. omgekeerde vooroordeel en hul effekte op diodefunksionaliteit

 

Sedert die dag toe my ma my verras het met die eerste tuisrekenaar vir Kersfees terug, wel, kom ons sê maar lank gelede, is ek geïntrigeerd deur die tegnologie. In elk geval, destyds was ek die afguns van elke mede-geek, nerd en onderwyser by my skool. Daar was ek met 'n indrukwekkende 64, wag daarvoor, kilogrepe rou verwerkingskrag.

Nou, vinnig vorentoe na die huidige dag, en my skootrekenaar gebruik 100,000 XNUMX keer daardie hoeveelheid in RAM alleen. Dit is dus veilig om te sê dat rekenaartegnologie ontwikkel het. Daar is egter een ding wat nie het nie en dit is die mededingendheid van die rekenaarvervaardigers.

Daar is tye wanneer 'n keuse van een toestel of metode oor 'n behoefte of funksie gaan. Boonop is die behoefte aan 'n bepaalde funksionaliteit die oorheersende dryfveer wanneer 'n toestel of proses op die gebied van elektronika gekies word.

Wat is diode-vooroordeel of vooroordeel?

Voordat ons die twee tipes vooroordeel vergelyk, sal ek eers hul individuele kenmerke bespreek. In elektronika definieer ons voorspanning of voorspanning as 'n metode om 'n stel strome of spannings by verskillende punte van 'n elektroniese stroombaan te vestig om behoorlike bedryfstoestande binne 'n elektroniese komponent te vestig. Alhoewel dit 'n vereenvoudigde weergawe van die antwoord is, is dit steeds fundamenteel korrek. Verder, met vooroordeel, is die twee tipes vooroordeel, voorwaartse vooroordeel en omgekeerde vooroordeel.

Soos ek seker is jy weet, funksioneer 'n diode (PN-aansluiting) baie soos 'n eenrigting-hoofweg aangesien dit die stroom makliker in een rigting laat vloei as die ander. Samevattend, 'n diode lei tipies stroom in een rigting, en die spanning wat hulle toepas volg 'n beskryfde voorwaartse voorspanningoriëntasie. Wanneer die spanning egter in die omgekeerde rigting beweeg, verwys ons na hierdie oriëntasie as omgekeerde voorspanning. Ook, wanneer dit in omgekeerde voorspanning is, sal 'n standaard PN-aansluitingsdiode tipies die stroomvloei inhibeer of blokkeer, amper soos 'n elektroniese weergawe van 'n terugslagklep.

Voorwaartse vooroordeel vs. omgekeerde vooroordeel

In 'n standaarddiode vind voorwaartse voorspanning plaas wanneer die spanning oor 'n diode die natuurlike vloei van stroom toelaat, terwyl omgekeerde voorspanning 'n spanning oor die diode in die teenoorgestelde rigting aandui.

Die spanning teenwoordig oor 'n diode tydens omgekeerde voorspanning produseer egter geen noemenswaardige stroomvloei nie. Verder is hierdie spesifieke eienskap voordelig vir die verandering van wisselstroom (AC) in gelykstroom (DC).

Daar is 'n verskeidenheid ander gebruike vir hierdie eienskap, insluitend elektroniese seinbeheer.

Kennis van Zener-diodeplasing kan 'n ontwerp maak of breek.

 

Die werking van 'n diode

Vroeër het ek 'n meer vereenvoudigde verduideliking van standaard diode werking verskaf. Die gedetailleerde proses van 'n diode kan ietwat uitdagend wees om te verstaan, aangesien dit 'n begrip van kwantummeganika behels. Diodewerking het betrekking op die vloei van negatiewe ladings (elektrone) en positiewe ladings (gate). Tegnologies gesproke verwys ons na 'n halfgeleierdiode as 'n pn-aansluiting. Pn-aansluitings is ook 'n noodsaaklike deel van 'n fotovoltaïese selwerking.

Oor die algemeen vereis die behoorlike werking van 'n diode 'n ander noodsaaklike element of proses wat doping genoem word. Jy kan 'n halfgeleier met materiale doop om 'n oormaat elektrone wat maklik verplaas kan word, wat ons na verwys as 'n n-tipe of negatiewe gebied te fasiliteer. Verder is dit ook moontlik om 'n halfgeleier te doteer om 'n oormaat gate te bevorder om ook daardie elektrone maklik te absorbeer, en ons verwys daarna as die p-tipe of positiewe gebied. Boonop word die positiewe en negatiewe streke van die diode ook sy anode (P) en katode (N) genoem.

Oor die algemeen is dit die afwykings tussen die twee materiale en hul daaropvolgende sinergie oor uiters kort afstande (< millimeter) wat diodewerking vergemaklik. Diodefunksionaliteit is egter slegs moontlik, natuurlik, wanneer ons die twee tipes (P, N) materiale saamvoeg. Die samesmelting van hierdie twee tipes materiale vorm ook wat ons 'n pn-aansluiting noem. Verder word die area wat tussen die twee elemente bestaan, die uitputtingsgebied genoem.

Let wel: Hou in gedagte dat vir behoorlike funksionaliteit 'n diode 'n minimum drempelspanning benodig om die uitputtingsgebied te oorkom. Verder is die minimum drempelspanning in die meeste gevalle vir diodes ongeveer 0.7 volt. Die omgekeerde-voorspanningspanning sal ook 'n klein hoeveelheid stroom deur die diode produseer, en dit word lekstroom genoem, maar gewoonlik is dit weglaatbaar. Laastens, as jy 'n beduidende omgekeerde spanning toepas, sal dit 'n omvattende elektroniese afbreking van die diode veroorsaak en sodoende die stroom in die teenoorgestelde rigting deur die diode laat vloei.

Diodefunksionaliteit en werking word voortgesit

Oor die algemeen, wanneer diffusie die daaropvolgende beweging van elektrone vanaf die n-tipe gebied vergemaklik, begin hulle die gate binne die p-tipe gebied vul. Die resultaat van hierdie aksie vorm negatiewe ione binne die p-tipe gebied, en laat dus positiewe ione in die n-tipe gebied agter. Algehele, die regerende beheer van hierdie aksie setel in die rigting van die elektriese veld. Soos jy jou dalk kan voorstel, lei dit tot voordelige elektriese gedrag, afhangende natuurlik van hoe jy die spanning toepas, dit wil sê, voorspanning.

Verder, met betrekking tot 'n standaard pn-aansluitingsdiode, is daar drie voorspanningstoestande en twee werkstreke. Die drie moontlike tipes vooroordele toestande is soos volg:

• Voorwaartse voorspanning: Hierdie voorspanningstoestand inkorporeer die koppeling van 'n positiewe spanningspotensiaal aan die P-tipe materiaal en 'n negatiewe aan die N-tipe materiaal oor die diode, wat dus die breedte van die diode verminder.

• Omgekeerde voorspanning: In teenstelling hiermee behels hierdie voorspanningstoestand die koppeling van 'n negatiewe spanningspotensiaal aan die P-tipe materiaal en 'n positiewe aan die N-tipe materiaal oor die diode, wat dus die breedte van die diode vergroot.

• Zero Bias: Dit is 'n voorspanningstoestand waarin daar geen eksterne spanningspotensiaal op die diode toegepas word nie.

Voorwaartse vooroordeel versus omgekeerde vooroordeel en hul afwykings

'n Omgekeerde voorspanning versterk die potensiële versperring en belemmer die vloei van ladingdraers. Daarteenoor verswak 'n voorwaartse voorspanning die potensiële versperring, waardeur stroom makliker oor die aansluiting kan vloei.

Terwyl ons in voorwaartse voorspanning is, verbind ons die positiewe terminaal van die spanningstoevoer aan die anode en die negatiewe terminaal aan die katode. Daarenteen, terwyl ons in omgekeerde voorspanning is, verbind ons die positiewe terminaal van die spanningstoevoer aan die katode, en die negatiewe terminaal aan die anode.

• 'n Voorwaartse voorspanning verminder die sterkte van die potensiële versperring van die elektriese veld oor die potensiaal, terwyl 'n terugwaartse voorspanning die potensiaalversperring versterk.

• 'n Voorwaartse voorspanning het 'n anodespanning wat groter is as die katodespanning. Daarteenoor het 'n omgekeerde voorspanning 'n katodespanning wat groter is as die anodespanning.

• 'n Voorwaartse voorspanning het 'n aansienlike voorwaartse stroom, terwyl 'n terugwaartse voorspanning 'n minimale voorwaartse stroom het.

• Die uitputtingslaag van 'n diode is aansienlik dunner terwyl dit voorwaarts is en baie dikker wanneer dit in terugwaartse voorspanning is.

• Voorwaartse voorspanning verminder 'n diode se weerstand, en terugwaartse voorspanning verhoog 'n diode se weerstand.

• Die stroom vloei moeiteloos terwyl dit in voorwaartse voorspanning is, maar terugwaartse voorspanning laat nie toe dat stroom deur die diode vloei nie.

• Die vlak van die stroom hang af van die voorwaartse spanning terwyl dit in voorwaartse voorspanning is, maar die hoeveelheid stroom is minimaal of weglaatbaar in terugwaartse voorspanning.

• In voorwaartse voorspanning sal 'n toestel as 'n geleier en as 'n isolator funksioneer as dit in terugwaartse voorspanning is.

Die beplanning van jou stroombaan gebaseer op vooroordeelpotensiale is die kenmerk van slim analise.

 

Die vermoë van 'n diode om as twee afsonderlike, maar ewe effektiewe toestelle te funksioneer, maak dit 'n werklik aanpasbare komponent. Die uitwerking van vooroordeel op 'n diode se funksionaliteit bied optimale beheer oor watter funksie 'n diode in jou kringontwerp sal speel. Die gebruik van voorwaartse en terugwaartse voorspanning gee 'n stroombaanontwerper optimale beheer oor 'n diode se funksionaliteit.

Gelukkig, met Cadence se reeks ontwerp- en analise-instrumente, sal jy seker wees dat jou ontwerpers en produksiespanne saamwerk om die gebruik van voorwaartse en omgekeerde voorspanningstegnieke in al jou PCB-ontwerpe te implementeer. Allegro PCB Designer is die uitlegoplossing waarna jy gesoek het, en dit kan ongetwyfeld die implementering van voorwaartse of omgekeerde vooroordeelontwerpstrategieë in jou huidige en toekomstige PCB-ontwerpe vergemaklik. 

Los 'n boodskap 

boodskap Lys