Desde el día en que mi madre me sorprendió con la primera computadora doméstica para Navidad, bueno, digamos que hace mucho tiempo, he estado intrigado por la tecnología. De todos modos, en ese momento, era la envidia de todos los demás geek, nerd y maestro de mi escuela. Allí estaba con un impresionante 64, espera, kilobytes de potencia de procesamiento en bruto.
Ahora, avance rápido hasta el día de hoy, y mi computadora portátil utiliza 100,000 veces esa cantidad solo en RAM. Por lo tanto, es seguro decir que la tecnología informática ha evolucionado. Sin embargo, hay una cosa que no lo ha hecho y es la competitividad de los fabricantes de computadoras.
Hay momentos en que la elección de un dispositivo o método se trata de una necesidad o función. Además, la necesidad de una funcionalidad particular es la fuerza impulsora predominante a la hora de elegir un dispositivo o proceso en el campo de la electrónica.
¿Qué es el Sesgo o Sesgo de diodos?
Antes de comparar los dos tipos de sesgo, primero analizaré sus características individuales. En electrónica, definimos sesgo o sesgo como un método para establecer un conjunto de corrientes o voltajes en diferentes puntos de un circuito electrónico para establecer las condiciones de funcionamiento adecuadas dentro de un componente electrónico. Aunque se trata de una versión simplificada de la respuesta, sigue siendo fundamentalmente correcta. Además, con el sesgo, residen los dos tipos de sesgo, sesgo hacia adelante y sesgo inverso.
Como estoy seguro de que sabe, un diodo (unión PN) funciona muy parecido a una carretera de un solo sentido, ya que permite el flujo de corriente más fácilmente en una dirección que en la otra. En resumen, un diodo normalmente conduce la corriente en una dirección, y el voltaje que aplica sigue una orientación de sesgo hacia adelante descrita. Sin embargo, cuando el voltaje se mueve en la dirección inversa, nos referimos a esta orientación como sesgo inverso. Además, cuando está en sesgo inverso, un diodo de unión PN estándar normalmente inhibirá o bloqueará el flujo de corriente, casi como una versión electrónica de una válvula de retención.
Sesgo hacia adelante vs. Sesgo inverso
En un diodo estándar, el sesgo hacia adelante ocurre cuando el voltaje a través de un diodo permite el flujo natural de corriente, mientras que el sesgo inverso denota un voltaje a través del diodo en la dirección opuesta.
Sin embargo, el voltaje presente a través de un diodo durante el sesgo inverso no produce ningún flujo significativo de corriente. Además, esta característica particular es beneficiosa para cambiar la corriente alterna (CA) a corriente continua (CC).
Hay una variedad de otros usos para esta característica, incluido el control de señal electrónica.
El conocimiento de la colocación del diodo Zener puede hacer o romper un diseño.
El funcionamiento de un diodo
Anteriormente, proporcioné una explicación más simplificada del funcionamiento del diodo estándar. El proceso detallado de un diodo puede ser un poco difícil de entender, ya que implica una comprensión de la mecánica cuántica. La operación de diodos se refiere al flujo de cargas negativas (electrones) y cargas positivas (agujeros). Tecnológicamente hablando, nos referimos a un diodo semiconductor como una unión p-n. Las uniones P-n también son una parte esencial de la operación de una célula fotovoltaica.
En general, el correcto funcionamiento de un diodo requiere otro elemento o proceso esencial llamado dopaje. Se puede dopar un semiconductor con materiales para facilitar un exceso de electrones fácilmente desplazados, a los que nos referimos como una región de tipo n o negativa. Además, también es posible dopar un semiconductor para promover un exceso de agujeros para absorber fácilmente esos electrones, y nos referimos a esto como el tipo p o región positiva. Además, las regiones positivas y negativas del diodo también se llaman ánodo (P) y cátodo (N).
En general, son las variaciones entre los dos materiales y su posterior sinergia en distancias extremadamente cortas (< milímetro) las que facilitan el funcionamiento de los diodos. Sin embargo, la funcionalidad de diodos solo es posible, por supuesto, cuando combinamos los dos tipos (P, N) de materiales. Además, la fusión de estos dos tipos de materiales forma lo que llamamos una unión p-n. Además, el área que existe entre los dos elementos se llama la región de agotamiento.
Nota: Tenga en cuenta que para una funcionalidad adecuada, un diodo requiere un voltaje de umbral mínimo para superar la región de agotamiento. Además, el voltaje de umbral mínimo en la mayoría de los casos para diodos es de aproximadamente 0,7 voltios. Además, el voltaje de polarización inversa producirá una pequeña cantidad de corriente a través del diodo, y se llama corriente de fuga, pero generalmente es insignificante. Por último, si aplica un voltaje inverso significativo, causará una ruptura electrónica completa del diodo, permitiendo así que la corriente fluya en la dirección opuesta a través del diodo.
La funcionalidad y el funcionamiento del diodo Continuaron
En general, cuando la difusión facilita el movimiento posterior de electrones desde la región de tipo n, comienzan a llenar los agujeros dentro de la región de tipo p. El resultado de esta acción forma iones negativos dentro de la región de tipo p, dejando así iones positivos en la región de tipo n. En general, el control gobernante de esta acción reside en la dirección del campo eléctrico. Como se puede imaginar, esto resulta en un comportamiento eléctrico beneficioso dependiendo, por supuesto, de cómo aplique el voltaje, es decir, sesgo.
Además, con respecto a un diodo de unión p-n estándar, hay tres condiciones de sesgo y dos regiones de funcionamiento. Los tres tipos posibles de condiciones de sesgo son los siguientes:
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Sesgo hacia adelante: Esta condición de sesgo incorpora la conexión de un potencial de voltaje positivo al material de tipo P y un negativo al material de tipo N a través del diodo, disminuyendo así el ancho del diodo.
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polarización Inversa: En contraste, esta condición de sesgo implica la conexión de un potencial de voltaje negativo al material de tipo P y un positivo al material de tipo N a través del diodo, aumentando así el ancho del diodo.
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Sesgo cero: Esta es una condición de sesgo en la que no hay potencial de voltaje externo aplicado al diodo.
Sesgo Hacia adelante Versus Sesgo Inverso y sus Varianzas
Un sesgo inverso refuerza la barrera de potencial e impide el flujo de portadores de carga. En contraste, un sesgo hacia adelante debilita la barrera de potencial, permitiendo así que la corriente fluya más fácilmente a través de la unión.
Mientras estamos en el sesgo hacia adelante, conectamos el terminal positivo de la fuente de tensión al ánodo y el terminal negativo al cátodo. En contraste, mientras que en el sesgo inverso, conectamos el terminal positivo de la fuente de voltaje al cátodo, y el terminal negativo al ánodo.
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Un sesgo hacia adelante reduce la fuerza de la barrera de potencial del campo eléctrico a través del potencial, mientras que un sesgo inverso fortalece la barrera de potencial.
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Un sesgo hacia adelante tiene un voltaje de ánodo que es mayor que el voltaje del cátodo. En contraste, un sesgo inverso tiene un voltaje de cátodo que es mayor que el voltaje del ánodo.
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Un sesgo hacia adelante tiene una corriente hacia adelante sustancial, mientras que un sesgo inverso tiene una corriente hacia adelante mínima.
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La capa de agotamiento de un diodo es sustancialmente más delgada mientras está en sesgo hacia adelante y mucho más gruesa cuando está en sesgo inverso.
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El sesgo hacia adelante disminuye la resistencia de un diodo, y el sesgo inverso aumenta la resistencia de un diodo.
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La corriente fluye sin esfuerzo mientras está en sesgo hacia adelante, pero el sesgo inverso no permite que la corriente fluya a través del diodo.
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El nivel de la corriente depende del voltaje hacia adelante mientras que en el sesgo hacia adelante, sin embargo, la cantidad de corriente es mínima o insignificante en el sesgo inverso.
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En el sesgo hacia adelante, un dispositivo funcionará como conductor y como aislante si está en sesgo inverso.
Planificar su circuito basado en potenciales de sesgo es la marca del análisis inteligente.
La capacidad de un diodo para funcionar como dos dispositivos separados, pero igualmente efectivos, lo convierte en un componente genuinamente adaptativo. Los efectos del sesgo en la funcionalidad de un diodo proporcionan un control óptimo de la función que desempeñará un diodo en el diseño de su circuito. El uso de sesgos hacia adelante y hacia atrás le da a un diseñador de circuitos un control óptimo sobre la funcionalidad de un diodo.
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