הטיה קדימה לעומת הטיה לאחור והשפעותיהן על פונקציונליות הדיודה

 

מהיום שבו אמא שלי הפתיעה אותי עם המחשב הביתי הראשון לחג המולד חזרה, ובכן, בוא נגיד מזמן, הסתקרנתי מהטכנולוגיה. בכל מקרה, בזמנו, קינאתי בכל בחור חנון, חנון ומורה בבית הספר שלי. שם הייתי עם 64 מרשים, חכו לזה, קילובייט של כוח עיבוד גולמי.

עכשיו, מהר קדימה לימינו, והמחשב הנייד שלי מנצל פי 100,000 מהכמות הזו ב-RAM בלבד. אז זה בטוח לומר שטכנולוגיית המחשב התפתחה. עם זאת, יש דבר אחד שלא, והוא התחרותיות של יצרני המחשבים.

יש מקרים שבהם בחירה במכשיר או שיטה אחת היא על צורך או פונקציה. יתרה מכך, הצורך בפונקציונליות מסוימת הוא הכוח המניע השולט בבחירת מכשיר או תהליך בתחום האלקטרוניקה.

מהי הטיית דיודה או הטיה?

לפני שנשווה את שני סוגי ההטיה, ראשית, אדון במאפיינים האישיים שלהם. באלקטרוניקה, אנו מגדירים הטיה או הטיה כשיטה ליצירת קבוצה של זרמים או מתחים בנקודות שונות של מעגל אלקטרוני כדי ליצור תנאי פעולה תקינים בתוך רכיב אלקטרוני. למרות שזו גרסה פשוטה של ​​התשובה, היא עדיין נכונה ביסודה. יתר על כן, עם הטיה, שוכנים שני סוגי הטיה, הטיה קדימה והטיה לאחור.

כפי שאני בטוח שאתה מודע, דיודה (צומת PN) מתפקדת בדומה לכביש מהיר חד כיווני מכיוון שהיא מאפשרת זרימת זרם בקלות רבה יותר בכיוון אחד מאשר בכיוון השני. לסיכום, דיודה בדרך כלל מוליכה זרם בכיוון אחד, והמתח שהם מפעילים עוקב אחר כיוון הטיה קדימה המתואר. עם זאת, כאשר המתח נע בכיוון ההפוך, אנו מתייחסים לכיוון זה כאל הטיה הפוכה. כמו כן, כאשר בהטיה הפוכה, דיודת צומת PN רגילה תעכב או תחסום את זרימת הזרם, כמעט כמו גרסה אלקטרונית של שסתום סימון.

הטיה קדימה לעומת הטיה לאחור

בדיודה סטנדרטית, הטיה קדימה מתרחשת כאשר המתח על פני דיודה מאפשר זרימה טבעית של זרם, בעוד שהטיה הפוכה מציינת מתח על פני הדיודה בכיוון ההפוך.

עם זאת, המתח הקיים על פני דיודה במהלך הטיה הפוכה אינו מייצר זרימה משמעותית של זרם. יתר על כן, מאפיין מסוים זה מועיל לשינוי זרם חילופין (AC) לזרם ישר (DC).

ישנם מגוון שימושים אחרים למאפיין זה, כולל בקרת אותות אלקטרונית.

ידע במיקום דיודות זנר יכול ליצור או לשבור עיצוב.

 

פעולת דיודה

קודם לכן, סיפקתי הסבר פשוט יותר של פעולת דיודה סטנדרטית. התהליך המפורט של דיודה יכול להיות מעט מאתגר להבנה מכיוון שהוא כרוך בהבנה של מכניקת הקוונטים. פעולת דיודה נוגעת לזרימה של מטענים שליליים (אלקטרונים) ומטענים חיוביים (חורים). מבחינה טכנולוגית, אנו מתייחסים לדיודה מוליכים למחצה כאל צומת pn. צמתי Pn הם חלק חיוני גם מפעולת תאים פוטו-וולטאיים.

באופן כללי, פעולה תקינה של דיודה דורשת עוד אלמנט חיוני או תהליך הנקרא סימום. אתה יכול לסמם מוליך למחצה עם חומרים כדי להקל על עודף של אלקטרונים שנעקרו בקלות, שאליו אנו מתייחסים כאזור מסוג n או שלילי. יתרה מזאת, אפשר גם לסמם מוליך למחצה כדי לקדם עודף של חורים כדי לספוג בקלות גם את האלקטרונים האלה, ואנחנו מתייחסים לזה כאזור מסוג p או חיובי. יתר על כן, האזורים החיוביים והשליליים של הדיודה נקראים גם האנודה שלה (P) והקתודה (N).

בסך הכל, השונות בין שני החומרים והסינרגיה לאחר מכן שלהם על פני מרחקים קצרים במיוחד (< מילימטר) הם אלו שמקלים על פעולת הדיודה. עם זאת, פונקציונליות דיודה אפשרית, כמובן, רק כאשר אנו ממזגים את שני סוגי החומרים (P, N). כמו כן, המיזוג של שני סוגי החומרים הללו יוצר את מה שאנו מכנים צומת pn. יתר על כן, האזור הקיים בין שני היסודות נקרא אזור הדלדול.

הערה: זכור כי לצורך פונקציונליות תקינה, דיודה דורשת מתח סף מינימלי כדי להתגבר על אזור הדלדול. יתר על כן, מתח הסף המינימלי ברוב המקרים עבור דיודות הוא כ-0.7 וולט. כמו כן, מתח ההטיה ההפוכה יפיק כמות קטנה של זרם דרך הדיודה, וזה נקרא זרם דליפה, אבל בדרך כלל הוא זניח. לבסוף, אם תפעיל מתח הפוך משמעותי, זה יגרום להתמוטטות אלקטרונית מקיפה של הדיודה, ובכך יאפשר לזרם לזרום בכיוון ההפוך דרך הדיודה.

המשך פונקציונליות דיודה ותפעול

באופן כללי, כאשר הדיפוזיה מקלה על התנועה הבאה של אלקטרונים מאזור מסוג n, הם מתחילים למלא את החורים בתוך האזור מסוג p. התוצאה של פעולה זו יוצרת יונים שליליים בתוך האזור מסוג p, ובכך משאירה מאחור יונים חיוביים באזור מסוג n. בסך הכל, השליטה השלטת בפעולה זו נמצאת בכיוון השדה החשמלי. כפי שאתה יכול לדמיין, זה גורם להתנהגות חשמלית מועילה בהתאם, כמובן, באופן שבו אתה מפעיל את המתח, כלומר, הטיה.

יתר על כן, לגבי דיודה סטנדרטית של צומת pn, ישנם שלושה תנאי הטיה ושני אזורי פעולה. שלושת הסוגים האפשריים של תנאי הטיה הם כדלקמן:

• הטיה קדימה: מצב הטיה זה משלב חיבור של פוטנציאל מתח חיובי לחומר מסוג P ושלילי לחומר מסוג N על פני הדיודה, ובכך מקטין את רוחב הדיודה.

• הטיה הפוכה: לעומת זאת, מצב הטיה זה כרוך בחיבור של פוטנציאל מתח שלילי לחומר מסוג P וחיובי לחומר מסוג N על פני הדיודה, ובכך להגדיל את רוחב הדיודה.

• אפס הטיה: זהו מצב הטיה שבו אין פוטנציאל מתח חיצוני המופעל על הדיודה.

הטיה קדימה לעומת הטיה לאחור והשונות שלהם

הטיה הפוכה מחזקת את המחסום הפוטנציאלי ומעכבת את זרימת נושאי המטען. לעומת זאת, הטיה קדימה מחלישה את מחסום הפוטנציאל, ובכך מאפשרת לזרם לזרום ביתר קלות על פני הצומת.

תוך כדי הטיה קדימה, אנו מחברים את המסוף החיובי של אספקת המתח לאנודה ואת המסוף השלילי לקתודה. לעומת זאת, בזמן הטיה הפוכה, אנו מחברים את המסוף החיובי של אספקת המתח לקתודה, ואת המסוף השלילי לאנודה.

• הטיה קדימה מפחיתה את עוצמת המחסום הפוטנציאלי של השדה החשמלי על פני הפוטנציאל, ואילו הטיה הפוכה מחזקת את מחסום הפוטנציאל.

• להטיה קדימה יש מתח אנודה שגדול ממתח הקתודה. לעומת זאת, להטיה הפוכה יש מתח קתודה גדול יותר ממתח האנודה.

• להטיה קדימה יש זרם קדימה משמעותי, בעוד להטיה לאחור יש זרם קדימה מינימלי.

• שכבת הדלדול של דיודה דקה יותר באופן משמעותי בזמן הטיה קדימה והרבה יותר עבה בהטיה הפוכה.

• הטיה קדימה מקטינה את ההתנגדות של דיודה, והטיה הפוכה מגדילה את ההתנגדות של דיודה.

• הזרם זורם ללא מאמץ בזמן הטיה קדימה, אך הטיה הפוכה אינה מאפשרת לזרם לזרום דרך הדיודה.

• רמת הזרם תלויה במתח קדימה בזמן הטיה קדימה, עם זאת, כמות הזרם היא מינימלית או זניחה בהטיה הפוכה.

• בהטיה קדימה, התקן יתפקד כמוליך וכמבודד אם בהטיה הפוכה.

תכנון המעגל שלך על סמך פוטנציאל הטיה הוא סימן של ניתוח חכם.

 

היכולת של דיודה לתפקד כשני מכשירים נפרדים אך יעילים באותה מידה הופכת אותה לרכיב אדפטיבי באמת. ההשפעות של הטיה על הפונקציונליות של דיודה מספקות שליטה אופטימלית על הפונקציה שדיודה תמלא בתכנון המעגל שלך. השימוש בהטיה קדימה ואחורה נותן למעצב מעגלים שליטה אופטימלית על הפונקציונליות של דיודה.

למרבה המזל, עם חבילת כלי העיצוב והניתוח של Cadence, תהיו בטוחים שהמעצבים וצוותי הייצור שלכם יעבדו יחד כדי ליישם את השימוש בטכניקות הטיה קדימה ואחורה בכל עיצובי ה-PCB שלכם. Allegro PCB Designer הוא פתרון הפריסה שחיפשתם, והוא יכול ללא ספק להקל על היישום של אסטרטגיות עיצוב הטיה קדימה או הפוכה בעיצובי ה-PCB הנוכחיים והעתידיים שלך. 

השאר הודעה 

רשימת הודעות