PN結反向偏置與正向偏置及其功能特性

2020-10-14

在電子學(xué)領(lǐng)域，主要是指二極管時(shí)，偏置表示在特定方向上流動(dòng)的方向或能力。同樣在電子學(xué)領(lǐng)域，我們將偏置或偏置定義為一種方法，用于在電子電路的各個(gè)點(diǎn)上建立一組電流或電壓，從而在一個(gè)或多個(gè)電子組件內建立準確的工作條件。偏置還為電路設計人員提供了對二極管功能的最佳控制。

在典型的二極管中，當二極管兩端的電壓允許電流自然流過(guò)時(shí)會(huì )發(fā)生正向偏置，而反向偏置表示二極管兩端的電壓方向相反。

但是，反向偏置期間二極管兩端的電壓不會(huì )產(chǎn)生任何明顯的電流。這種獨特的特性有助于將AC（交流電）轉換為直流電（DC）。

該特性還有其他多種用途，包括電子信號控制。出于本文的考慮，我們將重點(diǎn)介紹PN結二極管及其偏置方面。但是，典型的PN結二極管具有三個(gè)偏置條件和兩個(gè)工作區域，它們分別如下：

正向偏置：這里的電勢連接如下：-N型材料的-Ve（負極）和P型材料的+ Ve（正極）。結果是減小了PN結二極管的寬度。

反向偏置：在此偏置條件下，電勢連接如下：跨二極管，N型材料的+ Ve（正）和P型材料的-Ve（負）。其結果是增加了PN結二極管的寬度。

零偏置：在此偏置狀態(tài)下，PN結二極管沒(méi)有施加外部電壓。

PN結反向偏置

如您所知，電路中二極管（PN結）的偏置使電流在一個(gè)方向上的流動(dòng)比另一方向更容易。正向偏置表示在二極管兩端施加電壓，使電流容易流動(dòng)，而反向偏置表示在相反方向施加二極管兩端的電壓。

換句話(huà)說(shuō)，當我們以二極管的N型（一半）連接到電壓源的正極，而P型（一半）連接到負極的方式在二極管上施加電壓時(shí)，來(lái)自外部電路的電子將產(chǎn)生更多的負離子。

這些負離子在P型區域中并填充空穴，因此在N型區域中產(chǎn)生更多的正離子。這會(huì )將電子移向電壓源的正極。結果，P型和N型區域與耗盡區域之間的電壓都將增加。同樣，結兩側的總電荷將增加幅度，直到二極管兩端的電壓相等并與施加的電壓相反為止。當然，它們彼此抵消，從而停止了電路內的電流。

PN結二極管特性

以下是PN結區域（結二極管）的重要特性：

半導體由兩種類(lèi)型的移動(dòng)電荷載流子組成：電子和空穴。

在利用銻等施主雜質(zhì)的半導體中會(huì )發(fā)生摻雜，這被稱(chēng)為N型摻雜。而且，該摻雜過(guò)程包含主要是電子的移動(dòng)電荷。

電子帶負電荷，空穴帶正電荷。

在利用諸如硼之類(lèi)的受主雜質(zhì)的半導體中也可能發(fā)生摻雜，這被稱(chēng)為P型摻雜。此外，該摻雜過(guò)程包含主要是空穴的移動(dòng)電荷。

結區不具有電荷載流子，該區域也稱(chēng)為耗盡區。

耗盡（結）區的物理厚度將隨電壓的施加而變化。

正向偏置與反向偏置

以下列表可幫助您進(jìn)一步強調這兩者之間的區別：

正向偏置減小了勢壘，從而使電流毫不費力地流過(guò)結。相反，反向偏置會(huì )增強勢壘并阻礙電荷載流子的流動(dòng)。

通過(guò)正向偏置，我們將電源的正（+）端連接到陽(yáng)極，將負（-）端連接到陰極。相反，在反向偏置下，我們將電源的正（+）端連接到陰極，將負（-）端連接到陽(yáng)極。

反向偏置會(huì )增強勢壘，而正向偏置會(huì )減小跨電勢的電場(chǎng)的勢壘。

 反向偏置的陽(yáng)極電壓小于其陰極電壓。相反，正向偏壓的陽(yáng)極電壓大于陰極電壓。

反向偏置的正向電流很小，而正向偏置的正向電流很大。

二極管的耗盡層在反向偏置時(shí)要厚得多，而在正向偏置時(shí)要薄得多。

反向偏置會(huì )增加二極管的電阻，而正向偏置會(huì )降低二極管的電阻。

反向偏置不允許電流流過(guò)，而正向偏置則毫不費力地流過(guò)二極管。

電流可忽略不計或反向偏置極??；但是，在正向偏置中，電流水平取決于正向電壓。

在反向偏置中，器件在正向偏置時(shí)充當絕緣體和導體。

在電子領(lǐng)域，二極管是其功能更廣泛的組件之一。它具有充當兩個(gè)獨立但同等有效的組件的功能，因此具有至關(guān)重要的適應性。此外，偏置對二極管功能的影響可對二極管在電路設計中發(fā)揮的功能提供最佳控制。這種多功能性為設計人員提供了對電路整體功能設計的無(wú)與倫比的控制。

利用電阻器，晶體管，PN結二極管，電容器和電感器的無(wú)線(xiàn)電設備的電路。