Прямое и обратное включение полупроводникового диода: Прямое и обратное напряжение

Содержание

Прямое и обратное напряжение

Когда диод открыт, на нем имеется прямое
напряжение. Обратным напряжением
считается величина во время закрытия
диода и прохождения через него обратного
тока. Сопротивление диода при прямом
напряжении очень мало, в отличие от
обратного напряжения, возрастающего
до тысяч кОм.

Если диоды использовать в работе с
переменным током, то при плюсовой
полуволне синуса напряжения он будет
открыт, а при минусовой – закрыт. Такое
свойство диодов применяют для выпрямления
напряжения. Поэтому такие устройства
называются выпрямителями.

4.3. Вольт-амперная характеристика диода Слайд № 11

Зависимость U = f(I)
называется вольт-амперной характеристикой
диода.

Характеристика диода выражается
графиком, на котором видна зависимость
тока, напряжения и его полярности.
Вертикальная ось координат в верхней
части определяет прямой ток, в нижней
части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает
прямое напряжение, слева – обратное.
Прямая ветка графика выражает ток
пропускания диода, проходит рядом с
вертикальной осью, так как выражает
повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток
при закрытом диоде, и проходит параллельно
горизонтальной оси. Чем круче график,
тем лучше диод выпрямляет ток. После
возрастания прямого напряжения, медленно
повышается ток. Достигнув области
скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что
при повышении обратного напряжения,
величина тока практически не возрастает.
Но, при достижении границ допустимых
норм происходит резкий скачок обратного
тока. Вследствие этого диод перегреется
и выйдет из строя.

4.4. Пробой р-n-перехода Слайд № 12

Пробоем
p-n-перехода
называется явление резкого увеличения
обратного тока при достижении обратным
напряжением определенного критического
значения. Различают электрический
и
тепловой
пробои
p-n-перехода.

Электрический пробой

Электрический пробой
возникает в результате воздействия
сильного электрического
поля в
p-n-переходе.
Такой пробой является обратимым,
то есть он не приводит к повреждению
перехода, и при снижении обратного
напряжения свойства диода сохраняются.
Благодаря этому электрический
пробой используют в качестве рабочего
режима в полупроводниковых диодах.

В
свою очередь, электрический пробой
разделяется на туннельный
и
лавинный
пробои.

Туннельный пробой

Туннельный
пробой происходит в результате явления
туннельного
эффекта,
который проявляется в том, что при
сильной напряженности электрического
поля, действующего в p-n-переходе
малой
толщины,
некоторые электроны проникают
(просачиваются) через переход из области
p—типа
в область n—типа
без изменения
своей
энергии. Р-n-переходы
малой толщины возможны только при
высокой концентрации примесей
в
молекуле полупроводника.

Лавинный пробой

Лавинный
пробой заключается в том, что под
действием сильного электрического поля
неосновные
носители
зарядов под действием тепла
в p-n-переходе
ускоряются на столько, что способны
выбить
из
атома один из его валентных электронов
и перебросить
его
в зону проводимости, образовав при этом
пару электрон
– дырка.
Образовавшиеся носители зарядов тоже
начнут разгоняться и сталкиваться с
другими атомами, образуя следующие пары
электрон – дырка. Процесс приобретает
лавинообразный характер, что приводит
к резкому увеличению
обратного
тока при практически неизменном
напряжении.

Прямое напряжение и обратное

В дополнение к прямому падению напряжения и максимальному обратному напряжению есть много других технических параметров диодов, важных при разработке схем и выборе компонентов. Технические описания для широкого спектра полупроводниковых приборов могут быть найдены в справочниках и интернете. В качестве источника спецификаций компонентов я предпочитаю интернет, так как данные, полученные от производителей, более актуальны. Большинство из этих параметров зависит от температуры и других условий эксплуатации, и поэтому одно значение не в полной мере описывает любой из этих показателей.




Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • 1.Полупроводниковые диоды, принцип действия, характеристики:. Обратное напряжение диода что такое

  • Падение при прямом и обратном напряжении

  • Введение в диоды и выпрямители

  • ВАХ диода. Прямой и обратный ток. Прямой и обратное напряжение. Напряжение пробоя.

  • Прямое и обратное включение перехода

  • Принцип работы диода. Вольт-амперная характеристика. Пробои p-n перехода.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК РАБОТАЕТ ДИОД [РадиолюбительTV 36 ]

1.Полупроводниковые диоды, принцип действия, характеристики:. Обратное напряжение диода что такое



Обратное напряжение пробоя для нелавинных тиристоров и прямое напряжение пробоя не относятся к основным параметрам тиристоров и в каталожно-спра-вочных и информационных материалах, как правило, не указываются. Они используются предприятиями-изготовителями для установления максимально допустимых значений параметров тиристоров по напряжению в закрытом и обратном непроводящем состояниях.

Кнопка Кн при этом должна быть разомкнута. Максимальное напряжение резистора ограничено обратным напряжением пробоя p — n — перехода.

Величина этого напряжения зависит только от концентрации примесей в материале. Однако при изготовлении легированных диодов с большим обратным напряжением пробоя свыше — в для получения чистых высокоомных слоев, а также для многослойных структур необходимы резкие переходы со скачкообразным изменением концентрации носителей на границе. Для лавинных тиристоров этот параметр является обязательным. При разработке схем следует учитывать, что напряжение на резисторе ограничено обратным напряжением пробоя диода , а в высокочастотных схемах сказывается распределенная емкость.

Эти кристаллики, длина которых может достигать миллиметра, могут располагаться поперек р — n — переходов и сильно уменьшать величину обратного напряжения пробоя в диодах. В качестве стабилитронов в интегральных схемах могут работать три р — n — перехода стандартного интегрального транзистора: база-эмиттер, база-коллектор, коллектор-подложка. Обратное напряжение пробоя каждого из этих переходов определяется степенью легирования кремния.

Для переходов база — коллектор и коллектор-подложка это напряжение равно примерно 45 В. Обратное пробивное напряжение перехода база-эмиттер из-за гораздо более высокой степени легирования эмиттерной области находится в пределах 6 — 7 В, мало зависит от обратного тока пробоя в пределах 1 мкА — 1 мА и безопасно для р — — перехода, если не превышена допустимая мощность, рассеиваемая данной интегральной структурой.

Такой стабилитрон является основным в схемотехнике монолитных интегральных схем, так как получение его не требует введения дополнительных процессов в стандартный технологический цикл интегральных схем.

Рассмотрим управляемый выпрямитель без сигнала, приложенного к затвору, имеющий прямое напряжение выше напряжения пробоя отпирания в. Предполагаем, что обратное напряжение пробоя значительно выше. Вольт-амперная характеристика показана на рис.

На этом рисунке для большей ясности в преувеличенном масштабе показаны потери, соответствующие падению прямого напряжения в период проводимости и прямой и обратной утечек в период блокирования. Полевые транзисторы с р — п-переходом имеют большое обратное напряжение пробоя между затвором, истоком и стоком, это устраняет необходимость ограничения напряжения на входах. В блокинг-генераторах с большими паузами между импульсами во входную цепь включают полупроводниковый диод с большим обратным напряжением и малым током насыщения.

В этом случае пауза между импульсами определяется гл. Включение диода необходимо также при применении дрейфовых транзисторов с низким обратным напряжением пробоя эмиттсрного р — л-перехода. Применение высокочастотных, дрейфовых транзисторов и трансформаторов с ферромагнитными сердечниками с большой проницаемостью и малыми потерями позволяет генерировать импульсы к 10 — 7 сек с фронтами — 10 8 сек. Следовательно, в р — i — — диоде с гетеропереходами снижаются оба вида потерь, что приводит к уменьшению тепловыделения.

Поэтому такой диод может пропускать значительно большие плотности тока в прямом направлении, чем обычный. Обратное напряжение пробоя такой структуры так же велико, как в для обычного р — i-и-диода.

Обратное напряжение — пробой Cтраница 1. Поделиться ссылкой:. Профиль распределения примеси в плен. Управляемый выпрямитель фирма General Electric Co. Общий вид полупроводникового детекюра. К пластинке полупроводника на надежном омическом контакте присоединяются два электрода.

Схема полупроводникового детектора с и-р-нсре-ходом. W — обедненная область детектора. Б — батарея.

Падение при прямом и обратном напряжении

Диоды на основе коллекторного перехода рис. Структура диода рис. Свойства лампы характеризуются ее параметрами. Параметрами диода являются крутизна, внутреннее сопротивление, допустимая мощность, рассеиваемая анодом, наибольшее обратное напряжение , срок службы, напряжение и ток накала. Параметрами диода являются крутизна характеристики, внутреннее сопротивление, допустимая мощность, рассеиваемая анодом, наибольшее обратное напряжение , срок службы, напряжение и ток накала. Напряжение 7си равномерно приложено по длине канала, это напряжение вызывает обратное смещение р-п перехода между каналом р-типа и n — слоем, причем наибольшее обратное напряжение на р-п переходе существует в области, прилегающей к стоку, а вблизи истока р-п переход находится в равновесном состоянии.

При использовании p-n-перехода в реальных полупроводниковых приборах к нему может быть приложено внешнее напряжение. Величина и.

Введение в диоды и выпрямители

Величина и полярность этого напряжения определяют поведение перехода и проходящий через него электрической ток. Напряженность результирующего поля падает, что сопровождается сужением запирающего слоя. В результате этого большое количество основных носителей зарядов получает возможность диффузионно переходить в соседнюю область ток дрейфа при этом не изменяется, поскольку он зависит от количества неосновных носителей, появляющихся на границах перехода , то есть через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном диффузионной составляющей. Диффузионный ток зависит от высоты потенциального барьера и по мере его снижения увеличивается экспоненциально. Такое повышение концентрации неосновных носителей вследствие влияния внешнего напряжения, приложенного к переходу, называется инжекцией неосновных носителей. Неравновесные неосновные носители диффундируют вглубь полупроводника и нарушают его электронейтральность. Восстановление нейтрального состояния полупроводника происходит за счет поступления носителей зарядов от внешнего источника. Это является причиной возникновения тока во внешней цепи, называемого прямым током. Все это уменьшает диффузионные токи основных носителей. Таким образом, через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном током дрейфа неосновных носителей.

ВАХ диода. Прямой и обратный ток. Прямой и обратное напряжение. Напряжение пробоя.

Полупроводниковым диодом называется электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним выпрямляющим электрическим переходом, имеющим два вывода. Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор с одним электрическим переходом и двумя выводами электродами. В отличие от других типов диодов, принцип действия полупроводникового диода основывается на явлении p-n -перехода. Диод от др. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт то есть имеет маленькое сопротивление , называют анодом , подключённый к отрицательному полюсу — катодом.

Вот такой вопрос.

Прямое и обратное включение перехода

Обратное напряжение VR показывает, что утечка тока при определенном напряжении не должна превышать предельного тока IR. При меньших температурах запирающая способность будет падать, например, приблизительно 1. Обратное и прямое напряжение диода. При температурах выше температуры окружающей среды, обратное напряжение будет соответственно возрастать с одновременным ростом утечки. Если диод содержит золото, ток утечки может расти очень резко, что может привести к температурной нестабильности в цепях, где вся схема работает при высоких температурах из-за потерь в силовых приборах.

Принцип работы диода. Вольт-амперная характеристика. Пробои p-n перехода.

Прямое включение p-n-перехода. Включение, при котором к p-n переходу прикладывается внешнее напряжение U пр в противофазе с контактной разностью потенциалов, называется прямым. Прямое включение p-n перехода показано на рис. Дрейфовый ток уменьшается, диффузионный ток резко возрастает. Динамическое равновесие нарушается и через p-n переход протекает прямой ток:. Как видно из формулы

При использовании p-n-перехода в реальных полупроводниковых приборах к нему может быть приложено внешнее напряжение. Величина и.

Диод — это электрическое устройство, которое позволяет току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диодов в современной схемотехнике является полупроводниковый диод, хотя существуют и другие диодные технологии. Условное обозначение полупроводниковых диодов на электрических схемах показано на рисунке ниже. Если поместить диод в простую цепь между батареей и лампой, он либо разрешит, либо запретит протекание тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения рисунок ниже.

По этой причине средний ток через диод, оговариваемый в технической документации, является допустимым значением среднего тока при комнатной температуре. С увеличением температуры окружающей среды этот ток должен соответственно уменьшаться во избежание выхода диода из строя. Увеличение Iср дп возможно за счет уменьшенияRТ. Это означает необходимость увеличения теплоотводящей поверхности диода, то есть добавления к нему теплоотвода. Как следует из изложенного, Iср дп является мерой допустимой мощности рассеяния в диоде. Так диод со средним током в 1А в состоянии рассеять при комнатной температуре мощность, приблизительно равную 1 Вт.

Перейти к основному содержанию.

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству. Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида. Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях.

ВАХ — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса. Нелинейность ВАХ обусловлена тем, что сопротивление НЭ зависит от приложенного напряжения диоды, стабилитроны или от тока терморезисторы.



Работа с диодами — Энергетическое образование

Энергетическое образование

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рис. 1. P-n переход диода вместе с соответствующими схематичными и реальными компонентами. [1] Катод и анод диода помечены таким образом, что обычный ток течет от анода к катоду через диод.

То, как работает диод , может быть трудно понять, так как оно включает довольно продвинутую квантовую механику. Однако на простейшем уровне работу диода можно понять, глядя на поток положительных зарядов (или «дырок») и отрицательных зарядов (электронов). Технически полупроводниковый диод обозначается как p-n переход . Эти p-n-переходы также важны для работы фотогальванического элемента. Для правильной работы диода требуется процесс, известный как легирование. Полупроводники могут быть легированы материалами, так что они имеют избыток легко вытесняемых электронов, что обычно называют отрицательный регион или n-типа . Кроме того, они могут быть легированы элементами, которые создают избыток дырок, которые легко поглощают эти электроны — обычно называемые положительными или p-областями p-типа . [2] [3] Отрицательная и положительная области диода также являются катодом и анодом компонента соответственно (см. рис. 1).

Различия между этими двумя материалами и их взаимодействие на очень коротких расстояниях (менее миллиметра) приводят к диоду при соединении двух типов. Соединение этих двух типов создает p-n переход, а область между двумя сторонами называется обедненной областью, поскольку электроны из области n-типа диффундируют и заполняют некоторые дырки в области p-типа. Это создает отрицательные ионы в области р-типа и оставляет положительные ионы в области n-типа (см. рис. 2). [4] По-разному реагирует на электрические поля в зависимости от направления электрического поля. Это приводит к полезному электронному поведению в зависимости от того, каким образом прикладывается напряжение (или электрическое поле), это называется смещением.

Смещение

Диод (PN-переход) в электрической цепи позволяет току легче течь в одном направлении, чем в другом. Прямое смещение означает подачу напряжения на диод, что позволяет току легко течь, в то время как обратное смещение означает подачу напряжения на диод в противоположном направлении. Напряжение с обратным смещением не вызывает протекания заметного тока. Это полезно для преобразования переменного тока в постоянный ток. У него есть и другие применения в управлении электронными сигналами.

Обратное смещение

Рис. 2. P-n-переход с обратным смещением, где черные кружки обозначают легко смещаемые электроны, а белые кружки обозначают электронодефицитные «дырки». В таком соединении с обратным смещением электроны покидали бы черные круги и двигались к внешней цепи, оставляя после себя больше положительных ионов, в то время как электроны из внешней цепи «заполняли бы дыры», создавая больше отрицательных ионов.

Если к диоду приложено напряжение таким образом, что половина диода n-типа была подключена к положительному выводу источника напряжения, а половина p-типа была подключена к отрицательному выводу, электроны от внешнего Цепь будет создавать больше отрицательных ионов в области p-типа, «заполняя дыры», и больше положительных ионов будет создаваться в области n-типа, поскольку электроны смещаются к положительному выводу источника напряжения (см. Рисунок 2). Следовательно, область истощения будет увеличиваться, и напряжение между областями p-типа и n-типа также будет увеличиваться по мере того, как общий заряд на каждой стороне перехода увеличивается по величине до тех пор, пока напряжение на диоде не сравняется и не станет противоположным приложенному напряжению и нейтрализует его, прекращая ток через цепь. Этот процесс происходит почти мгновенно и приводит к тому, что ток практически не течет по цепи, когда на диод подается напряжение в этом направлении. Это известно как p-n переход с обратным смещением. [5]

Прямое смещение

Рис. 3. P-n переход с частичным и полным прямым смещением. Обратите внимание, что для коллапса обедненной области требуется минимальное напряжение.

Когда к диоду прикладывается напряжение в противоположном направлении, обедненная область начинает сжиматься (см. рис. 3). В диоде с обратным смещением электроны и дырки будут оттягиваться от перехода, но сценарий с прямым смещением гарантирует, что электроны и дырки будут двигаться к переходу, поскольку они отталкиваются от положительных и отрицательных клемм источника напряжения соответственно. . [1] [6] При достаточно большом приложенном напряжении и дырки, и электроны преодолеют обедненную область и встретятся вблизи перехода, где они смогут объединиться в непрерывный процесс, замыкая цепь и пропуская ток .

Прямое напряжение и напряжение пробоя

Для преодоления области обеднения требуется минимальное пороговое напряжение, которое для большинства кремниевых диодов составляет 0,7 В. Кроме того, напряжение обратного смещения индуцирует небольшой ток через диод, называемый током утечки, которым можно пренебречь в большинстве случаев. Наконец, достаточно большое обратное напряжение приведет к полному электронному пробою диода и позволит току течь через диод в обратном направлении. [1]

Для получения дополнительной информации о диодах см. все о цепях или гиперфизике.

Для дополнительной информации

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

  • Диод
  • Постоянный ток
  • Адаптер переменного тока в постоянный
  • Фотогальванический элемент
  • Электрический ток
  • Или исследуйте случайную страницу!

Каталожные номера

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 Все о схемах. (27 июля 2015 г.). Введение в диоды и выпрямители [онлайн]. Доступно: http://www.allaboutcircuits.com/textbook/semiconductors/chpt-3/introduction-to-diodes-and-rectifiers/
  2. ↑ Гиперфизика. (27 июля 2015 г.). Полупроводник P-типа [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/dope.html#c4
  3. ↑ Гиперфизика. (27 июля 2015 г.). Полупроводник N-типа [Онлайн]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/dope.html#c3
  4. ↑ Гиперфизика. (27 июля 2015 г.). Регион истощения [В сети]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/pnjun.html#c2
  5. ↑ Гиперфизика. (27 июля 2015 г.). Соединение P-N с обратным смещением [В сети]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/diod.html#c2
  6. ↑ Гиперфизика. (27 июля 2015 г.). Перекресток P-N с прямым смещением [в сети]. Доступно: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/diod.html

Прямое смещение против обратного смещения и их влияние на функциональность диода

 

С того дня, когда моя мама удивила меня первым домашним компьютером на Рождество, ну, скажем так, давным-давно, я был заинтригован этой технологией. Как бы то ни было, в то время я был предметом зависти всех товарищей-компьютерщиков, ботаников и учителей в моей школе. Там я был с впечатляющими 64 килобайтами необработанной вычислительной мощности.

Теперь перенесемся в настоящее время, и мой ноутбук использует в 100 000 раз больше только оперативной памяти. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что компьютерные технологии развивались. Однако есть одна вещь, которой нет, и это конкурентоспособность производителей компьютеров.

Бывают случаи, когда выбор одного устройства или метода зависит от потребности или функции. Более того, потребность в той или иной функциональности является преобладающей движущей силой при выборе устройства или процесса в области электроники.

Что такое диодное смещение или смещение?

Прежде чем мы сравним два типа предвзятости, сначала я расскажу об их индивидуальных характеристиках. В электронике мы определяем смещение или смещение как метод установления набора токов или напряжений в различных точках электронной схемы для установления надлежащих условий работы внутри электронного компонента. Хотя это упрощенная версия ответа, в целом она верна. Кроме того, при смещении существуют два типа смещения: прямое смещение и обратное смещение.

Я уверен, вы знаете, что диод (PN-переход) во многом похож на шоссе с односторонним движением, поскольку он позволяет току легче течь в одном направлении, чем в другом. Таким образом, диод обычно проводит ток в одном направлении, и напряжение, которое они прикладывают, соответствует описанной ориентации прямого смещения. Однако, когда напряжение движется в обратном направлении, мы называем эту ориентацию обратным смещением. Кроме того, при обратном смещении стандартный диод с PN-переходом обычно подавляет или блокирует протекание тока, почти как электронный вариант обратного клапана.

Прямое смещение и обратное смещение

В стандартном диоде прямое смещение возникает, когда напряжение на диоде обеспечивает естественное протекание тока, тогда как обратное смещение обозначает напряжение на диоде в противоположном направлении.

Однако напряжение, присутствующее на диоде во время обратного смещения, не вызывает значительного протекания тока. Кроме того, эта конкретная характеристика полезна для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC).

Существует множество других применений этой характеристики, включая управление электронными сигналами.

Знание размещения стабилитронов может создать или разрушить проект.

 

Работа диода

Ранее я дал более упрощенное объяснение работы стандартного диода. Детальный процесс диода может быть несколько сложным для понимания, поскольку он требует понимания квантовой механики. Работа диода связана с потоком отрицательных зарядов (электронов) и положительных зарядов (дырок). С технической точки зрения мы называем полупроводниковый диод p-n переходом. P-n переходы также являются неотъемлемой частью работы фотогальванического элемента.

В целом, для правильной работы диода требуется еще один важный элемент или процесс, называемый легированием. Вы можете легировать полупроводник материалами, чтобы облегчить избыток легко вытесняемых электронов, которые мы называем n-типом или отрицательной областью. Кроме того, полупроводник также можно легировать, чтобы создать избыток дырок, которые также легко поглощают эти электроны, и мы называем это p-типом или положительной областью. Причем положительные и отрицательные участки диода также называют его анодом (Р) и катодом (Н).

В целом именно различия между двумя материалами и их последующая синергия на очень коротких расстояниях (< миллиметра) облегчают работу диода. Однако функциональность диода возможна, конечно, только тогда, когда мы объединяем два типа (P, N) материалов. Кроме того, слияние этих двух типов материалов образует то, что мы называем p-n переходом. Кроме того, область, которая существует между двумя элементами, называется областью истощения.

Примечание. Имейте в виду, что для правильной работы диода требуется минимальное пороговое напряжение для преодоления области истощения. Кроме того, минимальное пороговое напряжение в большинстве случаев для диодов составляет примерно 0,7 вольта. Кроме того, напряжение обратного смещения создает небольшой ток через диод, и это называется током утечки, но обычно им можно пренебречь. Наконец, если вы приложите значительное обратное напряжение, это вызовет полный электронный пробой диода, что позволит току течь в противоположном направлении через диод.

Функциональность и работа диода (продолжение)

Обычно, когда диффузия облегчает последующее перемещение электронов из области n-типа, они начинают заполнять дырки внутри области p-типа. В результате этого действия образуются отрицательные ионы в области p-типа, оставляя после себя положительные ионы в области n-типа. В целом, управляющий контроль этого действия находится в направлении электрического поля. Как вы можете себе представить, это приводит к благоприятному электрическому поведению, зависящему, конечно, от того, как вы прикладываете напряжение, то есть от смещения.

Кроме того, для стандартного диода с p-n переходом существуют три режима смещения и две рабочие области. Возможны следующие три типа условий смещения:

  • Прямое смещение : Это условие смещения включает подключение положительного потенциала напряжения к материалу P-типа и отрицательного потенциала к материалу N-типа через диод, что уменьшает ширину диода.

  • Обратное смещение : Напротив, это условие смещения включает в себя подключение отрицательного потенциала напряжения к материалу P-типа и положительного потенциала к материалу N-типа через диод, что увеличивает ширину диода.

  • Нулевое смещение : Это состояние смещения, при котором на диод не подается внешний потенциал напряжения.

Прямое смещение против обратного смещения и их различия

Обратное смещение усиливает потенциальный барьер и препятствует потоку носителей заряда. Напротив, прямое смещение ослабляет потенциальный барьер, что позволяет току легче течь через переход.

При прямом смещении мы подключаем положительную клемму источника напряжения к аноду, а отрицательную клемму к катоду. Напротив, при обратном смещении мы подключаем положительный вывод источника напряжения к катоду, а отрицательный вывод — к аноду.

  • Прямое смещение уменьшает силу потенциального барьера электрического поля поперек потенциала, тогда как обратное смещение усиливает потенциальный барьер.

  • Прямое смещение имеет анодное напряжение, превышающее катодное напряжение. Напротив, при обратном смещении напряжение на катоде больше, чем напряжение на аноде.

  • Прямое смещение имеет значительный прямой ток, а обратное смещение имеет минимальный прямой ток.

  • Обедненный слой диода значительно тоньше при прямом смещении и намного толще при обратном смещении.

  • Прямое смещение уменьшает сопротивление диода, а обратное смещение увеличивает сопротивление диода.

  • Ток течет без усилий при прямом смещении, но обратное смещение не позволяет току течь через диод.

  • Уровень тока зависит от прямого напряжения при прямом смещении, однако величина тока минимальна или пренебрежимо мала при обратном смещении.

  • При прямом смещении устройство работает как проводник, а при обратном — как изолятор.

Планирование схемы на основе потенциалов смещения является признаком грамотного анализа.

 

Способность диода функционировать как два отдельных, но одинаково эффективных устройства делает его действительно адаптивным компонентом. Влияние смещения на функциональность диода обеспечивает оптимальный контроль над тем, какую функцию диод будет играть в вашей схеме. Использование прямого и обратного смещения дает разработчику схемы оптимальный контроль над функциональностью диода.

К счастью, благодаря набору инструментов Cadence для проектирования и анализа ваши дизайнеры и производственные группы будут работать вместе над внедрением методов прямого и обратного смещения во всех ваших проектах печатных плат. Allegro PCB Designer — это решение для компоновки, которое вы искали, и оно, несомненно, может облегчить реализацию стратегий проектирования с прямым или обратным смещением в ваших текущих и будущих проектах печатных плат.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Прямое и обратное включение полупроводникового диода: Прямое и обратное напряжение