Edasinihe vs pöördnihe ja nende mõju dioodide funktsionaalsusele

 

Alates sellest päevast, mil ema mind jõuludeks esimese koduarvutiga üllatas, on see tehnika mind huvitanud, ütleme nii, et juba ammu. Igatahes kadestasid mind tol ajal kõik oma kooli nohikud, nohikud ja õpetajad. Seal ma olin muljetavaldava 64-ga, oodake seda, kilobaiti töötlemata töötlemisvõimsust.

Nüüd liikuge edasi tänapäeva ja minu sülearvuti kasutab ainuüksi RAM-i 100,000 XNUMX korda rohkem. Seega võib kindlalt öelda, et arvutitehnoloogia on arenenud. Siiski on üks asi, mida pole ja see on arvutitootjate konkurentsivõime.

Mõnikord on ühe seadme või meetodi valik seotud vajaduse või funktsiooniga. Veelgi enam, vajadus konkreetse funktsionaalsuse järele on elektroonikavaldkonna seadme või protsessi valimisel valdav liikumapanev jõud.

Mis on dioodi eelpinge või eelpinge?

Enne kui võrdleme kahte tüüpi eelarvamusi, käsitlen kõigepealt nende individuaalseid omadusi. Elektroonikas defineerime eelpinget kui meetodit voolude või pingete kogumi loomiseks elektroonilise vooluringi erinevates punktides, et luua elektroonikakomponendis õiged töötingimused. Kuigi see on vastuse lihtsustatud versioon, on see siiski põhimõtteliselt õige. Veelgi enam, kallutamisega kaasneb kahte tüüpi kallutatus, edasi- ja vastupidine kallutatus.

Nagu te kindlasti teate, toimib diood (PN-ristmik) sarnaselt ühesuunalise maanteega, kuna see võimaldab voolu ühes suunas hõlpsamini juhtida kui teises. Kokkuvõtteks võib öelda, et diood juhib voolu tavaliselt ühes suunas ja nende rakendatav pinge järgib kirjeldatud ettepoole nihke orientatsiooni. Kui aga pinge liigub vastupidises suunas, viitame sellele orientatsioonile vastupidise eelpingena. Samuti pärsib või blokeerib standardne PN-siirde diood pöördpingestuse korral voolu voolu, peaaegu nagu tagasilöögiklapi elektrooniline versioon.

Edasinihe vs vastupidine kallutatus

Tavalises dioodis toimub päripinge, kui dioodil olev pinge võimaldab voolu loomulikku voolamist, samas kui vastupidine eelpinge tähistab pinget dioodil vastupidises suunas.

Kuid pöördpingestamise ajal dioodil olev pinge ei tekita märkimisväärset voolu. Lisaks on see konkreetne omadus kasulik vahelduvvoolu (AC) muutmisel alalisvooluks (DC).

Sellel omadusel on palju muid kasutusviise, sealhulgas elektrooniline signaali juhtimine.

Zeneri dioodide paigutuse teadmised võivad kujundada või rikkuda.

 

Dioodi töö

Varem andsin standarddioodi toimimise lihtsustatud selgituse. Dioodi üksikasjalik protsess võib olla mõnevõrra keeruline mõista, kuna see hõlmab kvantmehaanika mõistmist. Dioodi töö puudutab negatiivsete laengute (elektronide) ja positiivsete laengute (augud) voolu. Tehnoloogiliselt räägime pooljuhtdioodist kui pn-siirdest. Pn-ristmikud on ka fotogalvaanilise elemendi töö oluline osa.

Üldiselt nõuab dioodi nõuetekohane töö veel üht olulist elementi või protsessi, mida nimetatakse dopinguks. Võite pooljuhte lisada materjalidega, et hõlbustada kergesti nihutatavate elektronide liigset levikut, mida me nimetame n-tüüpi või negatiivseks piirkonnaks. Lisaks on võimalik ka pooljuhti dopeerida, et soodustada liigset auku, et ka need elektronid hõlpsalt neelduda, ja me nimetame seda p-tüüpi või positiivseks piirkonnaks. Lisaks nimetatakse dioodi positiivseid ja negatiivseid piirkondi ka selle anoodiks (P) ja katoodiks (N).

Üldiselt hõlbustavad dioodide tööd kahe materjali vahelised erinevused ja nende järgnev sünergia äärmiselt lühikestel vahemaadel (< millimeeter). Kuid dioodide funktsionaalsus on loomulikult võimalik ainult siis, kui ühendame kahte tüüpi (P, N) materjalid. Samuti moodustab nende kahte tüüpi materjalide liitmine nn pn-siirde. Lisaks nimetatakse kahe elemendi vahel asuvat ala ammendumise piirkonnaks.

Märkus. Pidage meeles, et nõuetekohaseks funktsioneerimiseks vajab diood ammendumise piirkonna ületamiseks minimaalset lävipinget. Lisaks on enamikul juhtudel dioodide minimaalne lävipinge ligikaudu 0.7 volti. Samuti tekitab pöördpinge läbi dioodi väikese koguse voolu ja seda nimetatakse lekkevooluks, kuid tavaliselt on see tühine. Lõpuks, kui rakendate märkimisväärset pöördpinget, põhjustab see dioodi põhjaliku elektroonilise rikke, võimaldades seega voolul liikuda dioodi kaudu vastupidises suunas.

Dioodi funktsionaalsus ja töö jätkub

Üldiselt, kui difusioon hõlbustab elektronide edasist liikumist n-tüüpi piirkonnast, hakkavad nad p-tüüpi piirkonnas olevaid auke täitma. Selle tegevuse tulemusel moodustuvad p-tüüpi piirkonnas negatiivsed ioonid, jättes seega maha positiivsed ioonid n-tüüpi piirkonnas. Üldiselt on selle toimingu juhtimine elektrivälja suunas. Nagu võite ette kujutada, toob see kaasa kasuliku elektrilise käitumise, olenevalt muidugi sellest, kuidas te pinget rakendate, st eelpingest.

Lisaks on standardse pn-siirdedioodi puhul kolm eelpingestust ja kaks tööpiirkonda. Kolm võimalikku kallutustingimuste tüüpi on järgmised.

• Forward Bias: see eelpinge tingimus hõlmab positiivse pinge potentsiaali ühendamist P-tüüpi materjaliga ja negatiivse N-tüüpi materjaliga üle dioodi, vähendades seega dioodi laiust.

• Vastupidine eelpinge: vastupidi, see eelpingesitus hõlmab negatiivse pinge potentsiaali ühendamist P-tüüpi materjaliga ja positiivse pinge potentsiaali ühendamist N-tüüpi materjaliga üle dioodi, suurendades seega dioodi laiust.

• Null eelpinge: see on nihke seisund, mille korral dioodile ei rakendata välist pingepotentsiaali.

Edasi kallutamine versus vastupidine kallutamine ja nende erinevused

Vastupidine nihe tugevdab potentsiaalset barjääri ja takistab laengukandjate voolu. Seevastu ettepoole suunatud nihe nõrgendab potentsiaalset barjääri, võimaldades seega voolul kergemini üle ristmiku voolata.

Eelpingestamisel ühendame pingeallika positiivse klemmi anoodiga ja negatiivse klemmi katoodiga. Seevastu vastupidise eelpingestuse korral ühendame pingeallika positiivse klemmi katoodiga ja negatiivse klemmi anoodiga.

• Edasine nihe vähendab elektrivälja potentsiaalse barjääri tugevust üle potentsiaali, samas kui vastupidine nihe tugevdab potentsiaalset barjääri.

• Pärisuunalise eelpinge anoodi pinge on suurem kui katoodi pinge. Seevastu pöördpingel on katoodi pinge, mis on suurem kui anoodi pinge.

• Päripingel on märkimisväärne pärivool, samas kui vastupidisel eelpingel on minimaalne pärivool.

• Dioodi tühjenduskiht on oluliselt õhem, kui see on ettepoole nihutatud, ja palju paksem, kui see on vastupidine.

• Edasinihe vähendab dioodi takistust ja vastupidine nihe suurendab dioodi takistust.

• Vool liigub pingevabalt päripinges olles, kuid vastupidine eelpinge ei lase voolul läbi dioodi voolata.

• Voolu tase sõltub päripingest päripinges, kuid pöördnihe korral on voolu hulk minimaalne või tühine.

• Pöördpingestuse korral toimib seade juhina ja isolaatorina, kui see on vastupidine.

Aruka analüüsi tunnuseks on vooluringi kavandamine eelarvamuste põhjal.

 

Dioodi võime toimida kahe eraldiseisva, kuid võrdselt tõhusa seadmena muudab selle tõeliselt kohanemisvõimeliseks komponendiks. Dioodi funktsionaalsusele kallutamise mõju tagab optimaalse kontrolli selle üle, millist funktsiooni diood teie vooluringi kujundamisel mängib. Päri- ja tagurpidi eelpingestuse kasutamine annab vooluahela kujundajale optimaalse kontrolli dioodi funktsionaalsuse üle.

Õnneks on Cadence'i disaini- ja analüüsitööriistade komplektiga kindel, et teie disainerid ja tootmismeeskonnad töötavad koos, et rakendada kõigis teie PCB-de kujundustes edasi- ja tagasisuunamistehnikat. Allegro PCB Designer on paigutuslahendus, mida olete otsinud, ja see võib vaieldamatult hõlbustada edasi- või vastupidise kallutamise disainistrateegiate rakendamist teie praegustes ja tulevastes PCB kujundustes. 

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri