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二极管正向与反向偏置指南
二极管正向与反向偏置指南
PCB 和 PCB 组件通常包含数百甚至数千个组件，每个组件都由设计项目的工程师专门选择。每个组件都有一个目的，了解这些部分的基本操作对于成功的项目至关重要。今天我们深入研究二极管以及它们如何在电子产品中工作。
当电子元件需要特定电压来克服 PN 结二极管（p 型和 n 型半导体的融合）时，它需要特定电压来克服它。克服这一障碍的行为被称为偏见。从导体耗尽区的两侧施加电压允许自由电子迁移率在二极管中穿过该空间。
偏置有两种形式：正向和反向。二极管通常在称为正向偏置的过程中单向施加电流。但是，它也可以反向移动。如果是后者，PN 结二极管将阻止或阻止电流流动，导致没有明显的电流流动，尽管电流仍然存在。当情况需要将交流电 (AC) 更改为直流电 (DC) 以及包括电子信号控制在内的其他功能时，这是一种典型的有益电流流动条件。
比较二极管偏置
变体
虽然我们现在已经说明了二极管可操作性的高级定义，但我们现在可以在此基础上进行一些细微的调整。在不了解量子力学的情况下掌握它可能是一个具有挑战性的概念，但在基本术语中，二极管操作涉及负（电子）和正（空穴）电荷的流动。半导体二极管，也称为 PN 结，允许发生这种活动流，并促进光伏电池的运行。
容易移位的电子被称为负区、阴极或 n 型。为了促进这些电子的过量，称为掺杂的过程并且是二极管工作的重要贡献者。相反，p 型（也称为正区或阳极）通过在半导体掺杂时产生过多的正粒子来促进电子的容易吸收。
P 和 N 元件之间的协同作用促进了二极管的操作，距离小于一毫米，穿过称为“耗尽区”的空间，两者的合并点称为 PN 结。为了相应地工作，耗尽区必须被电压覆盖，以促进二极管的有效功能，所需的最小电压测量为 0.7 伏。反向偏置还会产生通过二极管的电压测量值，但它携带的电荷在很大程度上可以忽略不计，通常称为“漏电流”。
如果通过反向流动的电压显着增加，二极管势垒将被击穿，导致电压沿典型正向轨迹的相反方向流动。
有关二极管功能和操作的更多信息
随着负电荷从 n 型区域移动，p 型区域的空穴开始填充，通过扩散促进移动。当这种情况发生时，p 型区域开始包含负离子，而 n 型区域开始保留正离子。所有这些都是由电场的方向性决定的。根据施加（或偏置）电压的方式，这可以驱动潜在的有益电气行为。
总的来说，标准 PN 二极管有两个工作区域和三个偏置条件。三个条件包括：
零偏置条件：二极管没有施加外部电压电位。
正向偏置条件：通过向 p 型元件施加正电压和向 n 型元件施加负电压来扩大二极管的宽度。
反向偏置条件：通过向 n 型材料施加正电压同时向 p 型材料施加负电压来增加二极管的宽度。
比较偏置
变体
正向偏置允许电流更自由地通过二极管，允许更干净、更方便的电压形式通过结，而反向偏置阻止电荷载流子流动，加强二极管中的增强屏障。这意味着在反向偏置条件下，电压的流动在很大程度上受到自由流动的阻碍。
在正向偏置中，负极端子连接到阳极，而正极连接到阴极，而反向偏置涉及将负极端子连接到阴极，将正极端子连接到阳极。施加到阳极的电压超过了施加到阴极的正向偏置电压电平，导致大量正向电流流动，而相反的电压幅度适用于反向偏置，较弱的电压级数向前移动通过二极管。
由于反向偏压中对电压流动的阻力增加，耗尽区要厚得多，而在正向偏压中，它要薄得多。这也意味着在正向偏置期间，与反向偏置中几乎没有电压转换相比，电流显着增加，并且反向偏置将充当电导体，而反向将充当绝缘体。