Forward bias vs reverse bias og áhrif þeirra á virkni díóða

 

Frá þeim degi sem mamma kom mér á óvart með fyrstu heimilistölvunni fyrir jólin aftur, jæja, við skulum bara segja fyrir löngu síðan, ég hef verið forvitin af tækninni. Allavega, á þeim tíma var ég öfundsverður af öllum náungum nörda, nörda og kennara í skólanum mínum. Þarna var ég með glæsilega 64, bíddu eftir því, kílóbæt af hráu vinnsluafli.

Nú, spóla áfram til dagsins í dag, og fartölvan mín notar 100,000 sinnum þá upphæð í vinnsluminni einni saman. Það er því óhætt að segja að tölvutæknin hafi þróast. Það er þó eitt sem hefur ekki gert það og það er samkeppnishæfni tölvuframleiðenda.

Það eru tímar þegar val á einu tæki eða aðferð snýst um þörf eða virkni. Þar að auki er þörfin fyrir tiltekna virkni ríkjandi drifkrafturinn þegar þú velur tæki eða ferli á sviði rafeindatækni.

Hvað er díóða hlutdrægni eða hlutdrægni?

Áður en við berum saman þessar tvær tegundir hlutdrægni mun ég fyrst fjalla um einstök einkenni þeirra. Í rafeindatækni skilgreinum við hlutdrægni eða hlutdrægni sem aðferð til að koma á mengi strauma eða spennu á mismunandi stöðum rafrásar til að koma á réttum rekstrarskilyrðum innan rafeindaíhluta. Þó þetta sé einfölduð útgáfa af svarinu er það samt í grundvallaratriðum rétt. Ennfremur, með hlutdrægni, eru tvær gerðir hlutdrægni, áfram hlutdrægni og afturábak hlutdrægni.

Eins og ég er viss um að þú veist, virkar díóða (PN mótum) svipað og einstefnu þjóðvegur þar sem hún gerir straumflæði auðveldara í eina átt en hina. Í stuttu máli, díóða leiðir venjulega straum í eina átt, og spennan sem þau beita fylgir lýstri forspennustefnu. Hins vegar, þegar spennan hreyfist í öfuga átt, vísum við til þessarar stefnu sem öfuga hlutdrægni. Einnig, þegar í öfugri hlutdrægni, mun venjuleg PN tengidíóða venjulega hindra eða loka fyrir straumflæði, næstum eins og rafræn útgáfa af eftirlitsloka.

Forward bias vs afturábak hlutdrægni

Í venjulegri díóðu á sér stað hlutdrægni fram þegar spennan yfir díóðu leyfir náttúrulegt flæði straums, en öfug hlutdrægni táknar spennu yfir díóðuna í gagnstæða átt.

Hins vegar framleiðir spennan sem er yfir díóðu við öfuga hlutdrægni ekki neitt marktækt straumflæði. Ennfremur er þessi tiltekna eiginleiki gagnlegur til að breyta riðstraumi (AC) í jafnstraum (DC).

Það er margs konar önnur notkun fyrir þennan eiginleika, þar á meðal rafræn merkjastýring.

Þekking á staðsetningu Zener díóða getur gert eða brotið hönnun.

 

Rekstur díóða

Áður gaf ég einfaldari útskýringu á hefðbundnum díóðaaðgerðum. Nákvæmt ferli díóða getur verið nokkuð krefjandi að skilja þar sem það felur í sér skilning á skammtafræði. Díóðaaðgerð varðar flæði neikvæðra hleðslna (rafeinda) og jákvæðra hleðslna (gata). Tæknilega séð vísum við til hálfleiðara díóða sem pn tengi. Pn-mót eru líka nauðsynlegur hluti af rekstri ljósvaka.

Almennt séð krefst réttur rekstur díóða annars nauðsynlegs þáttar eða ferlis sem kallast lyfjanotkun. Þú getur dópað hálfleiðara með efnum til að auðvelda ofgnótt af rafeindum sem auðvelt er að flytja til, sem við vísum til sem n-gerð eða neikvætt svæði. Ennfremur er einnig hægt að dópa hálfleiðara til að stuðla að ofgnótt af holum til að taka auðveldlega upp þessar rafeindir líka, og við vísum til þess sem p-gerð eða jákvætt svæði. Þar að auki eru jákvæð og neikvæð svæði díóðunnar einnig kölluð rafskaut hennar (P) og bakskaut (N).

Á heildina litið eru það frávikin á milli efnanna tveggja og samvirkni þeirra yfir mjög stuttar vegalengdir (< millimetrar) sem auðvelda notkun díóða. Hins vegar er díóðavirkni aðeins möguleg, auðvitað, þegar við sameinum tvær tegundir (P, N) efna. Einnig myndar sameining þessara tveggja tegunda efna það sem við köllum pn-mót. Ennfremur er svæðið sem er á milli frumefnanna tveggja kallað eyðingarsvæðið.

Athugið: Hafðu í huga að fyrir rétta virkni þarf díóða lágmarksþröskuldsspennu til að komast yfir eyðingarsvæðið. Ennfremur er lágmarksþröskuldsspenna í flestum tilfellum fyrir díóða um það bil 0.7 volt. Einnig mun öfug-hlutspennan framleiða lítið magn af straumi í gegnum díóðuna, og það er kallað lekastraumur, en venjulega er það hverfandi. Að lokum, ef þú setur umtalsverða öfugspennu á, mun það valda alhliða rafrænni sundurliðun á díóðunni og leyfa þannig straumnum að flæða í gagnstæða átt í gegnum díóðuna.

Virkni og notkun díóða Framhald

Almennt séð, þegar dreifing auðveldar síðari hreyfingu rafeinda frá n-gerð svæðinu, byrja þær að fylla götin innan p-gerð svæðisins. Niðurstaðan af þessari aðgerð myndar neikvæðar jónir innan p-gerðar svæðisins og skilur þannig eftir jákvæðar jónir á n-gerð svæði. Á heildina litið er stjórnandi eftirlit með þessari aðgerð í átt að rafsviðinu. Eins og þú gætir ímyndað þér leiðir þetta af sér jákvæða rafhegðun sem fer auðvitað eftir því hvernig þú beitir spennunni, þ.e. hlutdrægni.

Ennfremur, með tilliti til venjulegrar pn tengidíóða, eru þrjú hlutdrægniskilyrði og tvö rekstrarsvæði. Þrjár mögulegar tegundir hlutdrægniskilyrða eru sem hér segir:

• Forward bias: Þetta hlutdrægni ástand felur í sér tengingu jákvæðrar spennuspennu við P-gerð efnið og neikvæð við N-gerð efni yfir díóðuna, þannig að breidd díóðunnar minnkar.

• Andstæða hlutdrægni: Aftur á móti felur þetta hlutdrægni í sér tengingu neikvæðrar spennugetu við P-gerð efnisins og jákvæð við N-gerð efni yfir díóðuna, þannig að breidd díóðunnar eykst.

• Núllhlutdrægni: Þetta er hlutdrægni þar sem engin ytri spennumöguleiki er beitt á díóðuna.

Áfram hlutdrægni á móti afturábak hlutdrægni og frávik þeirra

Öfug hlutdrægni styrkir hugsanlega hindrun og hindrar flæði hleðslubera. Aftur á móti veikir framsveifla mögulega hindrun og gerir þannig straum kleift að flæða auðveldara yfir mótunum.

Þegar við erum í forspennu, tengjum við jákvæðu skautið á spennugjafanum við rafskautið og neikvæða skautið við bakskautið. Aftur á móti, á meðan við erum í öfugri hlutdrægni, tengjum við jákvæða skaut spennugjafans við bakskautið og neikvæða skautið við rafskautið.

• Forspenning fram á við dregur úr styrk mögulegrar hindrunar rafsviðsins yfir straumspennuna, en öfug hlutdrægni styrkir mögulega hindrunina.

• Forskekkja hefur rafskautsspennu sem er stærri en bakskautspennan. Aftur á móti hefur öfug hlutdrægni bakskautspennu sem er stærri en rafskautsspennan.

• Forspenna hefur umtalsverðan framstraum, en afturábak hlutdrægni hefur lágmarks framstraum.

• Eyðingarlag díóða er verulega þynnra á meðan hún er í framsveiflu og mun þykkari þegar hún er í öfuga hlutdrægni.

• Forward bias dregur úr viðnám díóða og afturábak hlutdrægni eykur viðnám díóða.

• Straumurinn flæðir áreynslulaust á meðan hann er í forspennu, en afturábak hlutdrægni leyfir ekki straum að flæða í gegnum díóðuna.

• Stig straumsins fer eftir framspennunni á meðan á áframhlutfalli stendur, en straummagnið er í lágmarki eða hverfandi í afturábak hlutdrægni.

• Í forspennu mun tæki virka sem leiðari og sem einangrunarefni ef það er í afturábak hlutdrægni.

Að skipuleggja hringrásina þína út frá hlutdrægni er merki snjallgreiningar.

 

Hæfni díóða til að virka sem tvö aðskilin en jafn áhrifarík tæki gerir hana að raunverulega aðlögunarhluta. Áhrif hlutdrægni á virkni díóða veita bestu stjórn á hvaða virkni díóða mun gegna í hringrásarhönnun þinni. Notkun forspennu fram og til baka gefur hringrásahönnuði bestu stjórn á virkni díóða.

Sem betur fer, með hönnunar- og greiningarverkfærum Cadence, munt þú vera viss um að hönnuðir þínir og framleiðsluteymi vinni saman að því að innleiða notkun fram- og afturábakshlutdrægnitækni í allri PCB-hönnun þinni. Allegro PCB Designer er útlitslausnin sem þú hefur verið að leita að og hún getur tvímælalaust auðveldað innleiðingu framvirka eða öfuga hlutdrægni hönnunaraðferða í núverandi og framtíðar PCB hönnun þína. 

Skildu eftir skilaboð 

Skilaboðalisti