二極管正向與反向偏置指南

2021-10-27

二極管正向與反向偏置指南

PCB 和 PCB 組件通常包含數百甚至數千個(gè)組件，每個(gè)組件都由設計項目的工程師專(zhuān)門(mén)選擇。每個(gè)組件都有一個(gè)目的，了解這些部分的基本操作對于成功的項目至關(guān)重要。今天我們深入研究二極管以及它們如何在電子產(chǎn)品中工作。

當電子元件需要特定電壓來(lái)克服 PN 結二極管（p 型和 n 型半導體的融合）時(shí)，它需要特定電壓來(lái)克服它?？朔@一障礙的行為被稱(chēng)為偏見(jiàn)。從導體耗盡區的兩側施加電壓允許自由電子遷移率在二極管中穿過(guò)該空間。

偏置有兩種形式：正向和反向。二極管通常在稱(chēng)為正向偏置的過(guò)程中單向施加電流。但是，它也可以反向移動(dòng)。如果是后者，PN 結二極管將阻止或阻止電流流動(dòng)，導致沒(méi)有明顯的電流流動(dòng)，盡管電流仍然存在。當情況需要將交流電 (AC) 更改為直流電 (DC) 以及包括電子信號控制在內的其他功能時(shí)，這是一種典型的有益電流流動(dòng)條件。

比較二極管偏置
變體

雖然我們現在已經(jīng)說(shuō)明了二極管可操作性的高級定義，但我們現在可以在此基礎上進(jìn)行一些細微的調整。在不了解量子力學(xué)的情況下掌握它可能是一個(gè)具有挑戰性的概念，但在基本術(shù)語(yǔ)中，二極管操作涉及負（電子）和正（空穴）電荷的流動(dòng)。半導體二極管，也稱(chēng)為 PN 結，允許發(fā)生這種活動(dòng)流，并促進(jìn)光伏電池的運行。

容易移位的電子被稱(chēng)為負區、陰極或 n 型。為了促進(jìn)這些電子的過(guò)量，稱(chēng)為摻雜的過(guò)程并且是二極管工作的重要貢獻者。相反，p 型（也稱(chēng)為正區或陽(yáng)極）通過(guò)在半導體摻雜時(shí)產(chǎn)生過(guò)多的正粒子來(lái)促進(jìn)電子的容易吸收。

P 和 N 元件之間的協(xié)同作用促進(jìn)了二極管的操作，距離小于一毫米，穿過(guò)稱(chēng)為“耗盡區”的空間，兩者的合并點(diǎn)稱(chēng)為 PN 結。為了相應地工作，耗盡區必須被電壓覆蓋，以促進(jìn)二極管的有效功能，所需的最小電壓測量為 0.7 伏。反向偏置還會(huì )產(chǎn)生通過(guò)二極管的電壓測量值，但它攜帶的電荷在很大程度上可以忽略不計，通常稱(chēng)為“漏電流”。

如果通過(guò)反向流動(dòng)的電壓顯著(zhù)增加，二極管勢壘將被擊穿，導致電壓沿典型正向軌跡的相反方向流動(dòng)。

有關(guān)二極管功能和操作的更多信息

隨著(zhù)負電荷從 n 型區域移動(dòng)，p 型區域的空穴開(kāi)始填充，通過(guò)擴散促進(jìn)移動(dòng)。當這種情況發(fā)生時(shí)，p 型區域開(kāi)始包含負離子，而 n 型區域開(kāi)始保留正離子。所有這些都是由電場(chǎng)的方向性決定的。根據施加（或偏置）電壓的方式，這可以驅動(dòng)潛在的有益電氣行為。

總的來(lái)說(shuō)，標準 PN 二極管有兩個(gè)工作區域和三個(gè)偏置條件。三個(gè)條件包括：

零偏置條件：二極管沒(méi)有施加外部電壓電位。

正向偏置條件：通過(guò)向 p 型元件施加正電壓和向 n 型元件施加負電壓來(lái)擴大二極管的寬度。

反向偏置條件：通過(guò)向 n 型材料施加正電壓同時(shí)向 p 型材料施加負電壓來(lái)增加二極管的寬度。

比較偏置
變體

正向偏置允許電流更自由地通過(guò)二極管，允許更干凈、更方便的電壓形式通過(guò)結，而反向偏置阻止電荷載流子流動(dòng)，加強二極管中的增強屏障。這意味著(zhù)在反向偏置條件下，電壓的流動(dòng)在很大程度上受到自由流動(dòng)的阻礙。

在正向偏置中，負極端子連接到陽(yáng)極，而正極連接到陰極，而反向偏置涉及將負極端子連接到陰極，將正極端子連接到陽(yáng)極。施加到陽(yáng)極的電壓超過(guò)了施加到陰極的正向偏置電壓電平，導致大量正向電流流動(dòng)，而相反的電壓幅度適用于反向偏置，較弱的電壓級數向前移動(dòng)通過(guò)二極管。

由于反向偏壓中對電壓流動(dòng)的阻力增加，耗盡區要厚得多，而在正向偏壓中，它要薄得多。這也意味著(zhù)在正向偏置期間，與反向偏置中幾乎沒(méi)有電壓轉換相比，電流顯著(zhù)增加，并且反向偏置將充當電導體，而反向將充當絕緣體。