Prednapredna pristranost u odnosu na obrnutu pristranost i njihovi učinci na funkcionalnost diode

 

Od dana kada me mama iznenadila prvim kućnim računalom za Božić, vratio sam se, recimo davno, zaintrigirala me tehnologija. U svakom slučaju, u to vrijeme na meni su zavidjeli svaki kolega štreber, štreber i učitelj u mojoj školi. Tu sam bio s impresivnih 64, čekajte, kilobajta sirove procesorske snage.

Sada, brzo naprijed u današnji dan, i moje prijenosno računalo koristi 100,000 puta veću količinu samo RAM-a. Dakle, sa sigurnošću se može reći da je računalna tehnologija evoluirala. Međutim, postoji jedna stvar koja nije, a to je konkurentnost proizvođača računala.

Postoje slučajevi kada se odabir jednog uređaja ili metode odnosi na potrebu ili funkciju. Štoviše, potreba za određenom funkcionalnošću je dominantna pokretačka snaga pri odabiru uređaja ili procesa u području elektronike.

Što je Diode Bias ili Biasing?

Prije nego što usporedimo dvije vrste pristranosti, prvo ću razgovarati o njihovim individualnim karakteristikama. U elektronici definiramo pristranost ili pristranost kao metodu uspostavljanja skupa struja ili napona u različitim točkama elektroničkog kruga kako bi se uspostavili pravilni radni uvjeti unutar elektroničke komponente. Iako je ovo pojednostavljena verzija odgovora, ipak je u osnovi točna. Nadalje, s pristranošću se nalaze dvije vrste pristranosti, pristranost naprijed i obrnuto.

Kao što sam siguran da ste svjesni, dioda (PN spoj) funkcionira slično kao jednosmjerna autocesta jer omogućuje lakši protok struje u jednom smjeru nego u drugom. Ukratko, dioda obično provodi struju u jednom smjeru, a napon koji primjenjuju slijedi opisanu orijentaciju prema naprijed. Međutim, kada se napon kreće u obrnutom smjeru, ovu orijentaciju nazivamo obrnutom pristranošću. Također, kada je u obrnutom prednaponu, standardna dioda PN spoja obično će inhibirati ili blokirati protok struje, gotovo kao elektronička verzija nepovratnog ventila.

Pristranost naprijed u odnosu na obrnutu pristranost

U standardnoj diodi, prednapon se događa kada napon na diodi dopušta prirodni tok struje, dok obrnuto skretanje označava napon na diodi u suprotnom smjeru.

Međutim, napon prisutan na diodi tijekom obrnutog prednamještanja ne proizvodi nikakav značajan protok struje. Nadalje, ova osobina je korisna za promjenu izmjenične struje (AC) u istosmjernu (DC).

Postoji niz drugih upotreba za ovu karakteristiku, uključujući elektroničku kontrolu signala.

Znanje o postavljanju Zener diode može napraviti ili razbiti dizajn.

 

Rad diode

Ranije sam dao pojednostavljeno objašnjenje rada standardne diode. Detaljan proces diode može biti pomalo izazovan za razumijevanje jer uključuje razumijevanje kvantne mehanike. Rad diode odnosi se na protok negativnih naboja (elektrona) i pozitivnih naboja (rupa). Tehnološki gledano, poluvodičku diodu nazivamo pn spojem. Pn spojevi su također bitan dio rada fotonaponskih ćelija.

Općenito, pravilan rad diode zahtijeva još jedan bitan element ili proces koji se naziva doping. Možete dopuniti poluvodič materijalima kako biste olakšali višak elektrona koji se lako pomiču, što nazivamo n-tipom ili negativnom regijom. Nadalje, također je moguće dopirati poluvodič kako bi se potaknuo višak rupa kako bi se lako apsorbirali i ti elektroni, a to nazivamo p-tipom ili pozitivnom regijom. Štoviše, pozitivna i negativna područja diode nazivaju se i njezina anoda (P) i katoda (N).

Općenito, varijacije između dva materijala i njihova naknadna sinergija na iznimno kratkim udaljenostima (< milimetra) olakšavaju rad dioda. Međutim, funkcionalnost diode je moguća, naravno, samo kada spojimo dvije vrste (P, N) materijala. Također, spajanje ove dvije vrste materijala formira ono što nazivamo pn spojem. Nadalje, područje koje postoji između dva elementa naziva se područje iscrpljivanja.

Napomena: Imajte na umu da za ispravnu funkcionalnost dioda zahtijeva minimalni napon praga kako bi prevladala područje iscrpljivanja. Nadalje, minimalni napon praga u većini slučajeva za diode je približno 0.7 volti. Također, napon obrnutog prednapona će proizvesti malu količinu struje kroz diodu, a naziva se struja curenja, ali je obično zanemariva. Konačno, ako primijenite značajan obrnuti napon, to će uzrokovati opsežan elektronički slom diode, dopuštajući tako struji da teče u suprotnom smjeru kroz diodu.

Funkcionalnost i rad diode se nastavlja

Općenito, kada difuzija olakšava naknadno kretanje elektrona iz područja n-tipa, oni počinju ispunjavati rupe unutar područja p-tipa. Rezultat ovog djelovanja stvara negativne ione unutar područja p-tipa, ostavljajući tako pozitivne ione u području n-tipa. Općenito, vladajuća kontrola ove akcije nalazi se u smjeru električnog polja. Kao što možete zamisliti, ovo rezultira korisnim električnim ponašanjem ovisno, naravno, o tome kako primjenjujete napon, tj. pristranosti.

Nadalje, s obzirom na standardnu ​​diodu s pn spojem, postoje tri uvjeta prednapona i dva operativna područja. Tri su moguće vrste uvjeta pristranosti kako slijedi:

• Prednapredna pristranost: Ovaj uvjet prednapona uključuje povezivanje pozitivnog naponskog potencijala na materijal P-tipa i negativnog na materijal N-tipa preko diode, čime se smanjuje širina diode.

• Reverse Bias: Nasuprot tome, ovaj uvjet prednapona uključuje povezivanje negativnog naponskog potencijala na materijal P-tipa i pozitivnog na materijal N-tipa preko diode, čime se povećava širina diode.

• Zero Bias: Ovo je stanje pristranosti u kojem nema vanjskog naponskog potencijala primijenjenog na diodu.

Pristrano prema naprijed u odnosu na obrnuto pristrano i njihove varijacije

Reverzna pristranost pojačava potencijalnu barijeru i sprječava protok nositelja naboja. Nasuprot tome, prednapon slabi potencijalnu barijeru, čime se omogućuje lakši protok struje kroz spoj.

Dok smo u prednaponu, povezujemo pozitivni terminal napajanja na anodu, a negativni terminal na katodu. Nasuprot tome, dok smo u obrnutom prednaponu, povezujemo pozitivni terminal napona na katodu, a negativni terminal na anodu.

• Prednapredna pristranost smanjuje snagu potencijalne barijere električnog polja preko potencijala, dok obrnuta pristranost jača potencijalnu barijeru.

• Prednapon ima anodni napon koji je veći od napona katode. Suprotno tome, reverzna pristranost ima katodni napon koji je veći od anodnog napona.

• Prednapon ima značajnu struju naprijed, dok obrnuti prednapon ima minimalnu struju naprijed.

• Sloj osiromašenja diode znatno je tanji dok je u prednaponu i puno deblji kada je u obrnutom prednaponu.

• Prednapredna pristranost smanjuje otpor diode, a obrnuto pristranost povećava otpor diode.

• Struja teče bez napora dok je u prednaponu, ali obrnuto prednapon ne dopušta struji da teče kroz diodu.

• Razina struje ovisi o naprijed naponu dok je u prednaponu, međutim, količina struje je minimalna ili zanemariva u obrnutom prednaponu.

• U prednaponu, uređaj će funkcionirati kao vodič i kao izolator ako je u obrnutom prednaponu.

Planiranje vašeg kruga na temelju potencijala pristranosti znak je pametne analize.

 

Sposobnost diode da funkcionira kao dva odvojena, ali jednako učinkovita uređaja čini je istinski prilagodljivom komponentom. Učinci pristranosti na funkcionalnost diode pružaju optimalnu kontrolu nad funkcijom koju će dioda igrati u dizajnu vašeg kruga. Korištenje pristranosti naprijed i natrag daje dizajneru sklopa optimalnu kontrolu nad funkcionalnošću diode.

Srećom, s Cadenceovim paketom alata za dizajn i analizu, bit ćete sigurni da će vaši dizajneri i proizvodni timovi zajedno raditi na implementaciji upotrebe tehnika prednapona i obrnutog prednamještanja u svim vašim dizajnima PCB-a. Allegro PCB Designer je rješenje izgleda koje ste tražili i može nedvojbeno olakšati implementaciju strategija dizajna s prednadnom ili obrnutom pristranošću u vaše sadašnje i buduće dizajne PCB-a. 

Ostavite poruku 

Lista Poruka