Napredna pristranskost v primerjavi z obratno pristranskostjo in njihov vpliv na funkcionalnost diode

 

Od dneva, ko me je mama presenetila s prvim domačim računalnikom za božič nazaj, no, recimo že dolgo nazaj, me je navdušila tehnologija. Kakorkoli že, takrat sem bil zavidanja vreden vsak kolega geek, piflar in učitelj na moji šoli. Tam sem bil z impresivnimi 64, počakajte, kilobajti neobdelane procesorske moči.

Zdaj pa hitro naprej v današnji dan in moj prenosnik porabi 100,000-krat večjo količino samo RAM-a. Torej je varno reči, da se je računalniška tehnologija razvila. Vendar pa obstaja ena stvar, ki ni in to je konkurenčnost proizvajalcev računalnikov.

Včasih je izbira ene naprave ali metode povezana s potrebo ali funkcijo. Poleg tega je potreba po določeni funkcionalnosti prevladujoča gonilna sila pri izbiri naprave ali procesa na področju elektronike.

Kaj je Diode Bias ali Biasing?

Preden primerjamo obe vrsti pristranskosti, bom najprej razpravljal o njihovih posameznih značilnostih. V elektroniki definiramo pristranskost ali pristranskost kot metodo vzpostavitve niza tokov ali napetosti na različnih točkah elektronskega vezja za vzpostavitev pravilnih delovnih pogojev znotraj elektronske komponente. Čeprav je to poenostavljena različica odgovora, je še vedno v osnovi pravilna. Poleg tega se pri pristranskosti nahajata dve vrsti pristranskosti, pristranskost naprej in povratna pristranskost.

Prepričan sem, da se zavedate, da dioda (PN spoj) deluje podobno kot enosmerna avtocesta, saj omogoča lažji pretok toka v eno smer kot v drugo. Če povzamemo, dioda običajno vodi tok v eni smeri, napetost, ki jo uporabljajo, pa sledi opisani smeri prednapetosti. Ko pa se napetost premika v obratni smeri, to orientacijo imenujemo povratna pristranskost. Tudi pri obratnem pristranskosti bo standardna dioda PN spoja običajno zavirala ali blokirala pretok toka, skoraj kot elektronska različica povratnega ventila.

Naprej pristranskost proti povratni pristranskosti

Pri standardni diodi se prednapetost pojavi, ko napetost na diodi dopušča naravni tok, medtem ko povratno naklon označuje napetost na diodi v nasprotni smeri.

Vendar napetost, ki je prisotna na diodi med obratnim uravnavanjem, ne povzroči pomembnega toka. Poleg tega je ta posebna lastnost koristna za spreminjanje izmeničnega toka (AC) v enosmerni (DC).

Obstajajo številne druge uporabe te lastnosti, vključno z elektronskim nadzorom signala.

Znanje o postavitvi Zener diode lahko naredi ali pokvari zasnovo.

 

Delovanje diode

Prej sem podal bolj poenostavljeno razlago delovanja standardne diode. Podroben proces diode je lahko nekoliko zahteven za razumevanje, saj vključuje razumevanje kvantne mehanike. Delovanje diode se nanaša na pretok negativnih nabojev (elektronov) in pozitivnih nabojev (luknj). Tehnološko gledano označujemo polprevodniško diodo kot pn spoj. Pn spoji so tudi bistveni del delovanja fotovoltaičnih celic.

Na splošno je za pravilno delovanje diode potreben še en bistven element ali proces, imenovan doping. Polprevodnik lahko dopirate z materiali, da olajšate presežek zlahka premaknjenih elektronov, kar imenujemo n-tip ali negativna regija. Poleg tega je možno tudi dopirati polprevodnik, da spodbudi presežek lukenj, da zlahka absorbira tudi te elektrone, in to imenujemo p-tip ali pozitivno območje. Poleg tega se pozitivna in negativna področja diode imenujejo tudi njena anoda (P) in katoda (N).

Na splošno so odstopanja med obema materialoma in njuna kasnejša sinergija na izjemno kratkih razdaljah (< milimetra) tista, ki olajšajo delovanje diode. Delodajna funkcionalnost pa je seveda možna le, če združimo obe vrsti (P, N) materialov. Tudi združitev teh dveh vrst materialov tvori tisto, kar imenujemo pn spoj. Poleg tega se območje, ki obstaja med obema elementoma, imenuje območje izčrpavanja.

Opomba: Upoštevajte, da za pravilno delovanje dioda zahteva minimalno mejno napetost, da premaga območje izčrpavanja. Poleg tega je minimalna mejna napetost v večini primerov za diode približno 0.7 voltov. Poleg tega bo povratna napetost proizvedla majhno količino toka skozi diodo in se imenuje tok uhajanja, vendar je običajno zanemarljiv. Nazadnje, če uporabite znatno povratno napetost, bo to povzročilo celovito elektronsko okvaro diode, kar bo omogočilo, da tok teče v nasprotni smeri skozi diodo.

Delovanje in delovanje diode se nadaljuje

Na splošno, ko difuzija olajša nadaljnje gibanje elektronov iz območja n-tipa, začnejo zapolnjevati luknje v območju p-tipa. Rezultat tega delovanja tvori negativne ione v območju p-tipa in tako pušča pozitivne ione v območju n-tipa. Na splošno je nadzor nad tem dejanjem v smeri električnega polja. Kot si lahko predstavljate, to povzroči ugodno električno vedenje, seveda odvisno od tega, kako uporabite napetost, tj.

Poleg tega, kar zadeva standardno diodo pn spoja, obstajajo trije prednapetostni pogoji in dve delovni regiji. Tri možne vrste pogojev pristranskosti so naslednje:

• Prednapetost: Ta pogoj pristranskosti vključuje povezavo pozitivnega napetostnega potenciala na material tipa P in negativnega na material tipa N čez diodo, s čimer se zmanjša širina diode.

• Povratna pristranskost: V nasprotju s tem ta pogoj prednapetosti vključuje povezavo negativnega napetostnega potenciala na material P-tipa in pozitivnega na material N-tipa preko diode, s čimer se poveča širina diode.

• Zero Bias: To je stanje pristranskosti, pri katerem na diodo ni zunanje napetosti.

Naprej in obratno pristranskost in njihova odstopanja

Povratna pristranskost okrepi potencialno pregrado in ovira pretok nosilcev naboja. Nasprotno pa prednapetost oslabi potencialno pregrado in tako omogoči, da tok lažje teče čez stičišče.

Med prednapetostjo priključimo pozitivni terminal napajalne napetosti na anodo in negativni terminal na katodo. V nasprotju s tem, medtem ko smo v obratnem pristranskosti, povežemo pozitivni terminal napajalne napetosti s katodo, negativni terminal pa z anodo.

• Prednapetost zmanjša moč potencialne pregrade električnega polja čez potencial, medtem ko povratna pristranskost okrepi potencialno pregrado.

• Prednapetost ima anodno napetost, ki je večja od napetosti katode. Nasprotno pa ima povratno pristranskost katodno napetost, ki je večja od napetosti anode.

• Prednapetost ima precejšen tok naprej, medtem ko ima povratna pristranskost minimalen naprej tok.

• Plast izčrpavanja diode je bistveno tanjša pri prednapetosti in veliko debelejša pri vzvratnem prednapetju.

• Prednapetost zmanjša upor diode, obratna pristranskost pa poveča upor diode.

• Tok teče brez napora, medtem ko je prednapetost, vendar obratna pristranskost ne dovoli toka, da teče skozi diodo.

• Raven toka je odvisna od napetosti naprej, medtem ko je v prednapetosti, vendar je količina toka minimalna ali zanemarljiva pri vzvratni pristranskosti.

• Pri prednapetosti bo naprava delovala kot prevodnik in kot izolator, če je v obratni pristranskosti.

Načrtovanje vašega vezja na podlagi potencialov pristranskosti je znak pametne analize.

 

Sposobnost diode, da deluje kot dve ločeni, a enako učinkoviti napravi, jo naredi resnično prilagodljivo komponento. Učinki pristranskosti na funkcionalnost diode zagotavljajo optimalen nadzor nad tem, kakšno funkcijo bo dioda igrala v vaši zasnovi vezja. Uporaba naklona naprej in nazaj daje oblikovalcu vezja optimalen nadzor nad funkcionalnostjo diode.

K sreči boste z naborom orodij za načrtovanje in analizo Cadence zagotovo poskrbeli, da bodo vaši oblikovalci in proizvodne ekipe sodelovale pri izvajanju uporabe tehnik pristranskosti naprej in nazaj v vseh vaših načrtih PCB. Allegro PCB Designer je rešitev postavitve, ki ste jo iskali, in lahko nedvomno olajša izvajanje strategij načrtovanja naprej ali nazaj v vaše trenutne in prihodnje načrte PCB. 

Pustite sporočilo 

Seznam sporočilo