siden den Dag min mor overraskede mig med den første hjemmecomputer til jul tilbage i, ja, lad os bare sige for længe siden, jeg har været fascineret af teknologien. Alligevel, på det tidspunkt, jeg var misundelse af enhver fyr nørd, nørd, og lærer på min skole. Der var jeg med en imponerende 64, vent på det, kilobyte rå processorkraft.
nu, hurtigt frem til i dag, og min bærbare computer bruger 100.000 gange det beløb i RAM alene. Så det er sikkert at sige, at computerteknologi har udviklet sig. Der er dog en ting, der ikke har, og det er computerproducenternes konkurrenceevne.
der er tidspunkter, hvor et valg af en enhed eller metode handler om et behov eller en funktion. Desuden er behovet for en bestemt funktionalitet den dominerende drivkraft, når man vælger en enhed eller proces inden for elektronik.
Hvad er Diode Bias eller forspænding?
før vi sammenligner de to typer bias, vil jeg først diskutere deres individuelle egenskaber. I elektronik definerer vi bias eller forspænding som en metode til at etablere et sæt strømme eller spændinger på forskellige punkter i et elektronisk kredsløb for at etablere korrekte driftsforhold inden for en elektronisk komponent. Selv om dette er en forenklet version af svaret, er det stadig fundamentalt korrekt. Desuden, med forspænding, ligger de to typer forspænding, fremad bias og omvendt bias.
som jeg er sikker på, at du er klar over, fungerer en diode (PN junction) meget som en envejsvej, da den tillader strømmen af strøm lettere i den ene retning end den anden. Sammenfattende leder en diode typisk strøm i en retning, og den spænding, de anvender, følger En beskrevet fremadrettet forspændingsretning. Men når spændingen bevæger sig i omvendt retning, henviser vi til denne orientering som omvendt bias. Også, når i omvendt bias, en standard pn junction diode vil typisk hæmme eller blokere strømmen af strøm, næsten som en elektronisk version af en kontraventil.
fremad Bias vs. omvendt Bias
i en standarddiode opstår fremad forspænding, når spændingen over en diode tillader den naturlige strøm af strøm, mens omvendt forspænding betegner en spænding over dioden i den modsatte retning.
spændingen, der er til stede over en diode under omvendt forspænding, producerer dog ikke nogen signifikant strømstrøm. Desuden er denne særlige egenskab gavnlig for at ændre vekselstrøm (AC) til jævnstrøm (DC).
der er en række andre anvendelser til denne egenskab, herunder elektronisk signalstyring.
div diode placering viden kan gøre eller bryde et design.
driften af en Diode
tidligere gav jeg en mere forenklet forklaring på standarddiodeoperation. Den detaljerede proces af en diode kan være noget udfordrende at forstå, da det indebærer en forståelse af kvantemekanik. Diodedrift vedrører strømmen af negative ladninger (elektroner) og positive ladninger (huller). Teknologisk set henviser vi til en halvlederdiode som et p-n-kryds. P – n-kryds er også en væsentlig del af en fotovoltaisk celleoperation.
generelt kræver korrekt drift af en diode et andet væsentligt element eller en proces kaldet doping. Du kan dope en halvleder med materialer for at lette et overskud af let forskudte elektroner, som vi omtaler som en n-type eller negativ region. Desuden er det også muligt at dope en halvleder for at fremme et overskud af huller for let at absorbere disse elektroner også, og vi henviser til dette som p-type eller positiv region. Desuden kaldes de positive og negative områder af dioden også dens anode (P) og katode (N).
samlet set er det varianserne mellem de to materialer og deres efterfølgende synergi over ekstremt korte afstande (< millimeter), der letter diodedrift. Imidlertid er diodefunktionalitet kun mulig, selvfølgelig, når vi fusionerer de to typer (P, N) af materialer. Sammensmeltningen af disse to typer materialer danner også det, vi kalder et p-n-kryds. Desuden kaldes det område, der findes mellem de to elementer, udtømningsområdet.
Bemærk: Husk, at for korrekt funktionalitet kræver en diode en minimumstærskelspænding for at overvinde udtømningsområdet. Desuden er den mindste tærskelspænding i de fleste tilfælde for dioder cirka 0,7 volt. Også den omvendte bias spænding vil producere en lille mængde strøm gennem dioden, og det kaldes lækstrøm, men typisk er det ubetydeligt. Endelig, hvis du anvender en betydelig omvendt spænding, vil det medføre en omfattende elektronisk nedbrydning af dioden, hvilket gør det muligt for strømmen at strømme i modsat retning gennem dioden.
Diodefunktionalitet og drift fortsatte
generelt, når diffusion letter den efterfølgende bevægelse af elektroner fra n-type regionen, begynder de at fylde hullerne inden for p-type regionen. Resultatet af denne handling danner negative ioner inden for p-type-regionen og efterlader således positive ioner i n-type-regionen. Samlet set ligger den styrende kontrol af denne handling i retning af det elektriske felt. Som du måske forestiller dig, resulterer dette i gavnlig elektrisk adfærd afhængigt af, selvfølgelig, hvordan du anvender spændingen, dvs.forspænding.
desuden er der med hensyn til en standard p-n-forbindelsesdiode tre forspændingsforhold og to driftsområder. De tre mulige typer forspændingsforhold er som følger:
-
fremad Bias: denne forspændingstilstand inkorporerer forbindelsen af et positivt spændingspotentiale til p-type materiale og et negativt til N-type materiale på tværs af dioden, hvilket reducerer diodens bredde.
-
omvendt Bias: I modsætning hertil involverer denne forspændingstilstand forbindelsen af et negativt spændingspotentiale til p-type materiale og et positivt til N-type materiale på tværs af dioden, hvilket øger diodens bredde.
-
nul Bias: dette er en bias-tilstand, hvor der ikke er noget eksternt spændingspotentiale anvendt på dioden.
fremad forspænding Versus omvendt forspænding og deres afvigelser
en omvendt forspænding forstærker den potentielle barriere og hindrer strømmen af ladningsbærere. I modsætning hertil svækker en fremadrettet bias den potentielle barriere, hvilket gør det muligt for strømmen lettere at strømme over krydset.
mens vi er i forspænding, forbinder vi den positive terminal af spændingsforsyningen til anoden og den negative terminal til katoden. I modsætning hertil forbinder vi i omvendt bias den positive terminal af spændingsforsyningen til katoden og den negative terminal til anoden.
-
en fremadrettet bias reducerer styrken af den potentielle barriere for det elektriske felt på tværs af potentialet, mens en omvendt bias styrker den potentielle barriere.
-
en fremadrettet bias har en anodespænding, der er større end katodespændingen. I modsætning hertil har en omvendt bias en katodespænding, der er større end anodespændingen.
-
en fremadrettet bias har en betydelig fremadstrøm, mens en omvendt bias har en minimal fremadstrøm.
-
udtømningslaget af en diode er væsentligt tyndere, mens det er i fremad bias og meget tykkere, når det er i omvendt bias.
-
fremad bias mindsker en Diodes modstand, og omvendt bias øger en Diodes modstand.
-
strømmen strømmer ubesværet, mens den er i fremad bias, men omvendt bias tillader ikke strøm at strømme gennem dioden.
-
strømniveauet afhænger af fremspændingen, mens den er i fremadgående bias, men mængden af strøm er minimal eller ubetydelig i omvendt bias.
-
i fremad bias fungerer en enhed som en leder og som en isolator, hvis den er i omvendt bias.
planlægning af dit kredsløb baseret på bias potentialer er mærket for smart analyse.
en Diodes evne til at fungere som to separate, men lige så effektive enheder gør det til en virkelig adaptiv komponent. Virkningerne af forspænding på en Diodes funktionalitet giver optimal kontrol over, hvilken funktion en diode vil spille i dit kredsløbsdesign. Brugen af fremad og omvendt forspænding giver en kredsløbsdesigner optimal kontrol over en Diodes funktionalitet.
heldigvis, med Cadence suite af design og analyseværktøjer, vil du være sikker på at have dine designere og produktionsteams arbejder sammen om at gennemføre brugen af frem og tilbage forspænding teknikker i alle dine PCB design. Allegro PCB Designer er den layoutløsning, du har ledt efter, og det kan utvivlsomt lette implementeringen af fremadrettede eller omvendte designstrategier i dine nuværende og fremtidige PCB-design.
Hvis du ønsker at lære mere om, hvordan Cadence har løsningen til dig, skal du tale med vores team af eksperter og os.
om forfatteren
Cadence PCB solutions er et komplet front til bag design værktøj til at muliggøre hurtig og effektiv produkt skabelse. Cadence gør det muligt for brugerne nøjagtigt at forkorte designcyklusser for at aflevere til fremstilling gennem moderne IPC-2581 industristandard.
Følg på Linkedin Besøg hjemmeside mere indhold af Cadence PCB Solutions