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电路设计正向偏置与反向偏置及其对二极管功能的影响
maowentao0416 | 2020-04-20 21:37:53    阅读:2343   发布文章

在电路设计领域中选择设备过程时,对特定功能的需求主要驱动力。

什么是二极管正向偏置和反向偏置?

在比较两种类型的偏差之前,首先,我将讨论它们的个性。在电子学中,我们将正向偏置或反向偏置定义为在电子电路的不同点建立一组电流或电压的方法,以在电子元件内建立适当的工作条件。尽管这是答案的简化版本,但从根本上讲还是正确的。此外,在偏置的情况下,存在两种偏置,即正向偏置和反向偏置。

二极管(PN结)的功能与单向高速公路非常相似,因为它使电流在一个方向上比在另一个方向上更容易流动。总之,二极管通常在一个方向上传导电流,并且二极管所施加的电压遵循所述的正向偏置方向。但是,当电压沿相反方向移动时,我们将此方向称为反向偏置。同样,当处于反向偏置状态时,标准的PN结二极管通常会抑制或阻止电流的流动,几乎就像单向阀的电子版本一样。

正向偏差与反向偏差

在标准二极管中,当二极管两端的电压允许电流自然流过时会发生正向偏置,而反向偏置表示二极管两端的电压方向相反。

但是,在反向偏置期间二极管两端的电压不会产生任何明显的电流。此外,该特定特性有利于将交流电(AC)转换为直流电(DC)。

该特性还有其他多种用途,包括电子信号控制。

二极管的操作

之前,我提供了标准二极管操作的更简化解释。二极管的详细过程可能难以理解,因为它涉及对量子力学的理解。二极管的工作涉及负电荷(电子)和正电荷(空穴)的流动。从技术上讲,我们将半导体二极管称为pn结。Pn结也是光伏电池操作的重要组成部分。

通常,二极管的正常工作需要另一个称为掺杂的基本元素或过程。您可以用一种材料掺杂半导体,以促进多余的易移位电子,我们将其称为n型或负区。此外,也可以掺杂半导体以促进过多的空穴,从而也容易吸收那些电子,我们将其称为p型或正区。此外,二极管的正负区域也称为其阳极(P)和阴极(N)。

总体而言,正是这两种材料之间的差异以及它们在极短距离(<毫米)上的后续协同作用才有助于二极管工作。但是,当然,只有当我们合并两种类型(PN)的材料时,二极管功能才可能实现。同样,这两类材料的结合形成了我们称为pn结的结构。此外,两个元素之间存在的区域称为耗尽区。

注意:请记住,为了实现正常功能,二极管需要最小阈值电压才能超过耗尽区。此外,在大多数情况下,二极管的最小阈值电压约为0.7伏。同样,反向偏置电压将产生少量流过二极管的电流,这被称为泄漏电流,但通常可以忽略不计。最后,如果施加很大的反向电压,将导致二极管全面电子击穿,从而使电流沿相反方向流过二极管。

二极管功能和操作续

通常,当扩散促进电子从n型区域的后续移动时,它们开始填充p型区域内的空穴。该作用的结果在p型区域内形成负离子,从而在n型区域内留下正离子。总体而言,该动作的控制控制位于电场方向上。您可能会想到,这将导致有益的电气行为,这当然取决于您施加电压的方式(即偏置)。

此外,对于标准的pn结二极管,存在三个偏置条件和两个工作区域。偏置条件的三种可能类型如下:

正向偏置:该偏置条件包括在二极管上将正电势连接到P型材料,将负电势连接到N型材料,从而减小了二极管的宽度。

反向偏置:相反,这种偏置条件包括在二极管上将负电势连接到P型材料,将正电势连接到N型材料,从而增加了二极管的宽度。

零偏置:这是一种偏置条件,其中没有外部电压施加到二极管。

正向偏差与反向偏差及其方差

反向偏置会增强势垒并阻碍电荷载流子的流动。相反,正向偏置会削弱势垒,从而使电流更容易流过结。

在正向偏置中,我们将电源的正极连接到阳极,负极连接到阴极。相反,在反向偏置时,我们将电源的正极连接到阴极,负极连接到阳极。

正向偏置会降低跨电势的电场势垒的强度,而反向偏置会增强势垒。

正向偏置的阳极电压大于阴极电压。相反,反向偏置的阴极电压大于阳极电压。

正向偏置具有很大的正向电流,而反向偏置则具有最小的正向电流。

二极管的耗尽层在正向偏压时实质上较薄,而在反向偏压时则较厚。

正向偏置会降低二极管的电阻,反向偏置会增加二极管的电阻。

电流在正向偏置时毫不费力地流动,但是反向偏置不允许电流流过二极管。

电流水平取决于正向偏置时的正向电压,但是,反向偏置时的电流量很小或可以忽略不计。

在正向偏置中,如果在反向偏置中,则设备将充当导体和绝缘体。

二极管具有充当两个独立但等效的器件的功能,使其成为真正的自适应组件。偏置对二极管功能的影响提供了对二极管将在电路设计中发挥什么功能的最佳控制。正向和反向偏置的使用为电路设计人员提供了对二极管功能的最佳控制。

本文转载自:http://www.tfmcu.com/TechnologyNews/fc838440-c315-51e9-5afd-47a30349d8ee.shtml


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