電路設計正向偏置與反向偏置及其對二極管功能的影響

2020-04-20

在電路設計領(lǐng)域中選擇設備的過(guò)程時(shí)，對特定功能的需求主要是驅動(dòng)力。

什么是二極管正向偏置和反向偏置？

在比較兩種類(lèi)型的偏差之前，首先，我將討論它們的個(gè)性。在電子學(xué)中，我們將正向偏置或反向偏置定義為在電子電路的不同點(diǎn)建立一組電流或電壓的方法，以在電子元件內建立適當的工作條件。盡管這是答案的簡(jiǎn)化版本，但從根本上講還是正確的。此外，在偏置的情況下，存在兩種偏置，即正向偏置和反向偏置。

二極管（PN結）的功能與單向高速公路非常相似，因為它使電流在一個(gè)方向上比在另一個(gè)方向上更容易流動(dòng)?？傊?，二極管通常在一個(gè)方向上傳導電流，并且二極管所施加的電壓遵循所述的正向偏置方向。但是，當電壓沿相反方向移動(dòng)時(shí)，我們將此方向稱(chēng)為反向偏置。同樣，當處于反向偏置狀態(tài)時(shí)，標準的PN結二極管通常會(huì )抑制或阻止電流的流動(dòng)，幾乎就像單向閥的電子版本一樣。

正向偏差與反向偏差

在標準二極管中，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，在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。此外，該特定特性有利于將交流電（AC）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。

二極管的操作

之前，我提供了標準二極管操作的更簡(jiǎn)化解釋。二極管的詳細過(guò)程可能難以理解，因為它涉及對量子力學(xué)的理解。二極管的工作涉及負電荷（電子）和正電荷（空穴）的流動(dòng)。從技術(shù)上講，我們將半導體二極管稱(chēng)為pn結。Pn結也是光伏電池操作的重要組成部分。

通常，二極管的正常工作需要另一個(gè)稱(chēng)為摻雜的基本元素或過(guò)程。您可以用一種材料摻雜半導體，以促進(jìn)多余的易移位電子，我們將其稱(chēng)為n型或負區。此外，也可以摻雜半導體以促進(jìn)過(guò)多的空穴，從而也容易吸收那些電子，我們將其稱(chēng)為p型或正區。此外，二極管的正負區域也稱(chēng)為其陽(yáng)極（P）和陰極（N）。

總體而言，正是這兩種材料之間的差異以及它們在極短距離（<毫米）上的后續協(xié)同作用才有助于二極管工作。但是，當然，只有當我們合并兩種類(lèi)型（P，N）的材料時(shí)，二極管功能才可能實(shí)現。同樣，這兩類(lèi)材料的結合形成了我們稱(chēng)為pn結的結構。此外，兩個(gè)元素之間存在的區域稱(chēng)為耗盡區。

注意：請記住，為了實(shí)現正常功能，二極管需要最小閾值電壓才能超過(guò)耗盡區。此外，在大多數情況下，二極管的最小閾值電壓約為0.7伏。同樣，反向偏置電壓將產(chǎn)生少量流過(guò)二極管的電流，這被稱(chēng)為泄漏電流，但通?？梢院雎圆挥?。最后，如果施加很大的反向電壓，將導致二極管全面電子擊穿，從而使電流沿相反方向流過(guò)二極管。

二極管功能和操作續

通常，當擴散促進(jìn)電子從n型區域的后續移動(dòng)時(shí)，它們開(kāi)始填充p型區域內的空穴。該作用的結果在p型區域內形成負離子，從而在n型區域內留下正離子?？傮w而言，該動(dòng)作的控制控制位于電場(chǎng)方向上。您可能會(huì )想到，這將導致有益的電氣行為，這當然取決于您施加電壓的方式（即偏置）。

此外，對于標準的pn結二極管，存在三個(gè)偏置條件和兩個(gè)工作區域。偏置條件的三種可能類(lèi)型如下：

正向偏置：該偏置條件包括在二極管上將正電勢連接到P型材料，將負電勢連接到N型材料，從而減小了二極管的寬度。

反向偏置：相反，這種偏置條件包括在二極管上將負電勢連接到P型材料，將正電勢連接到N型材料，從而增加了二極管的寬度。

零偏置：這是一種偏置條件，其中沒(méi)有外部電壓施加到二極管。

正向偏差與反向偏差及其方差

反向偏置會(huì )增強勢壘并阻礙電荷載流子的流動(dòng)。相反，正向偏置會(huì )削弱勢壘，從而使電流更容易流過(guò)結。

在正向偏置中，我們將電源的正極連接到陽(yáng)極，負極連接到陰極。相反，在反向偏置時(shí)，我們將電源的正極連接到陰極，負極連接到陽(yáng)極。

正向偏置會(huì )降低跨電勢的電場(chǎng)勢壘的強度，而反向偏置會(huì )增強勢壘。

正向偏置的陽(yáng)極電壓大于陰極電壓。相反，反向偏置的陰極電壓大于陽(yáng)極電壓。

正向偏置具有很大的正向電流，而反向偏置則具有最小的正向電流。

二極管的耗盡層在正向偏壓時(shí)實(shí)質(zhì)上較薄，而在反向偏壓時(shí)則較厚。

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

電流在正向偏置時(shí)毫不費力地流動(dòng)，但是反向偏置不允許電流流過(guò)二極管。

電流水平取決于正向偏置時(shí)的正向電壓，但是，反向偏置時(shí)的電流量很小或可以忽略不計。

在正向偏置中，如果在反向偏置中，則設備將充當導體和絕緣體。

二極管具有充當兩個(gè)獨立但等效的器件的功能，使其成為真正的自適應組件。偏置對二極管功能的影響提供了對二極管將在電路設計中發(fā)揮什么功能的很好控制。正向和反向偏置的使用為電路設計人員提供了對二極管功能的很好控制。