PCB Design & Analysis

sinds de dag dat mijn moeder me verraste met de eerste thuiscomputer voor Kerstmis in, laten we zeggen een lange tijd geleden, ben ik geïntrigeerd door de technologie. Hoe dan ook, op dat moment, was ik de afgunst van elke collega Nerd, en leraar op mijn school. Daar was ik met een indrukwekkende 64, wacht even, kilobytes ruwe verwerkingskracht.

nu, snel vooruit naar de huidige dag, en mijn laptop maakt gebruik van 100.000 keer dat bedrag in RAM alleen. Dus, het is veilig om te zeggen dat computertechnologie is geëvolueerd. Er is echter één ding dat niet het geval is en dat is het concurrentievermogen van de computerfabrikanten.

Er zijn momenten waarop een keuze van een apparaat of methode gaat over een behoefte of functie. Bovendien is de behoefte aan een bepaalde functionaliteit de belangrijkste drijvende kracht bij het kiezen van een apparaat of proces op het gebied van elektronica.

Wat is Diode Bias of Biasing?

voordat we de twee soorten bias vergelijken, zal ik eerst hun individuele kenmerken bespreken. In elektronica definiëren we bias of biasing als een methode om een reeks stromen of spanningen op verschillende punten van een elektronisch circuit vast te stellen om de juiste bedrijfsomstandigheden binnen een elektronische component vast te stellen. Hoewel dit een vereenvoudigde versie van het antwoord is, is het nog steeds fundamenteel correct. Verder, met biasing, woont de twee soorten van biasing, forward bias en reverse bias.

zoals u ongetwijfeld weet, werkt een diode (PN junction) net als een eenrichtingsweg, omdat het de stroomstroom in de ene richting gemakkelijker maakt dan in de andere. Kortom, een diode leidt gewoonlijk stroom in één richting, en de spanning die zij toepassen volgt een beschreven voorwaartse vertekening richting. Echter, wanneer de spanning beweegt in de omgekeerde richting, verwijzen we naar deze oriëntatie als omgekeerde bias. Ook, wanneer in omgekeerde bias, een standaard PN junction diode zal meestal remmen of blokkeren de stroom van de stroom, bijna als een elektronische versie van een terugslagklep.

voorwaartse Bias Versus Omgekeerde Bias

in een standaarddiode treedt voorwaartse bias op wanneer de spanning over een diode de natuurlijke stroom toelaat, terwijl omgekeerde bias een spanning over de diode in de tegenovergestelde richting aangeeft.

echter, de spanning die aanwezig is over een diode tijdens omgekeerde vertekening produceert geen significante stroomstroom. Bovendien is deze bijzondere eigenschap gunstig voor het veranderen van wisselstroom (AC) in gelijkstroom (DC).

er zijn verschillende andere toepassingen voor deze eigenschap, waaronder elektronische signaalregeling.

zenerdiode plaatsingskennis kan een ontwerp maken of breken.

de werking van een Diode

eerder gaf ik een meer vereenvoudigde uitleg van de standaarddiode werking. Het gedetailleerde proces van een diode kan enigszins moeilijk te begrijpen zijn omdat het een begrip van de kwantummechanica impliceert. Diode operatie betreft de stroom van negatieve ladingen (elektronen) en positieve ladingen (gaten). Technologisch gezien noemen we een halfgeleiderdiode een p-n junctie. P-n-aansluitingen zijn ook een essentieel onderdeel van een fotovoltaïsche celoperatie.

in het algemeen vereist een goede werking van een diode een ander essentieel element of proces dat doping wordt genoemd. Je kunt een halfgeleider dopeeren met materialen om een overmaat aan gemakkelijk verplaatste elektronen te vergemakkelijken, die we een N-type of negatief gebied noemen. Verder is het ook mogelijk om een halfgeleider te dopeeren om een overmaat aan gaten te bevorderen om die elektronen ook gemakkelijk te absorberen, en we noemen dit het P-type of positieve regio. Bovendien worden de positieve en negatieve gebieden van de diode ook wel de anode (P) en kathode (N) genoemd.

in het algemeen zijn het de varianties tussen de twee materialen en hun daaropvolgende synergie over extreem korte afstanden (< millimeter) die de werking van de diode vergemakkelijken. Echter, diode functionaliteit is alleen mogelijk, natuurlijk, wanneer we samenvoegen de twee types (P, N) van materialen. Ook vormt het samenvoegen van deze twee soorten materialen wat we een p-n-verbinding noemen. Verder wordt het gebied dat tussen de twee elementen bestaat het depletiegebied genoemd.

opmerking: Houd er rekening mee dat Voor een goede functionaliteit, een diode een minimale drempelspanning vereist om het uitputtingsgebied te overwinnen. Bovendien bedraagt de minimumspanning voor diodes in de meeste gevallen ongeveer 0,7 volt. Ook zal de reverse-bias spanning een kleine hoeveelheid stroom produceren door de diode, en het wordt lekstroom genoemd, maar meestal is het verwaarloosbaar. Ten slotte, als je een significante omgekeerde spanning toe te passen, zal het leiden tot een uitgebreide elektronische storing van de diode, waardoor de stroom te stromen in de tegenovergestelde richting door de diode.

Diode functionaliteit en werking voortgezet

in het algemeen, wanneer diffusie de daaropvolgende beweging van elektronen uit het n-type gebied vergemakkelijkt, beginnen ze de gaten binnen het P-type gebied te vullen. Het resultaat van deze actie vormt negatieve ionen binnen het p-type gebied, waardoor positieve ionen achterblijven in het n-type gebied. Over het geheel genomen ligt de regerende controle van deze actie in de richting van het elektrische veld. Zoals je je misschien kunt voorstellen, resulteert dit in gunstig elektrisch gedrag afhankelijk, natuurlijk, van hoe je de spanning toe te passen, dat wil zeggen, biasing.

Bovendien zijn er met betrekking tot een standaard P-n junctiediode drie vertekeningsomstandigheden en twee werkgebieden. De drie mogelijke types van vertekeningscondities zijn:

• voorwaartse Bias: deze vertekeningsconditie omvat het verbinden van een positieve spanningspotentiaal met het materiaal van het P-type en een negatieve met het materiaal van het N-type over de diode, waardoor de breedte van de diode afneemt.

• Omgekeerde Bias: In tegenstelling, deze vertekening voorwaarde impliceert de verbinding van een negatieve spanningspotentiaal aan het materiaal van het P-type en een positief aan het materiaal van het n-type over de diode, waardoor de breedte van de diode toeneemt.

• nul Bias: Dit is een bias-toestand waarin er geen externe spanningspotentiaal wordt toegepast op de diode.

voorspanning Versus Omgekeerde voorspanning en hun varianties

een omgekeerde voorspanning versterkt de potentiële barrière en belemmert de stroom van ladingsdragers. In tegenstelling, een voorwaartse bias verzwakt de potentiële barrière, waardoor de stroom gemakkelijker over de kruising stromen.

terwijl we in forward biasing zijn, verbinden we de positieve terminal van de spanningsvoorziening met de anode en de negatieve terminal met de kathode. In tegenstelling, terwijl in omgekeerde bias, verbinden we de positieve terminal van de spanningsvoorziening aan de kathode, en de negatieve terminal aan de anode.

• een voorwaartse bias vermindert de sterkte van de potentiaalbarrière van het elektrische veld over de potentiaalbarrière, terwijl een omgekeerde bias de potentiaalbarrière versterkt.

• een voorwaartse bias heeft een anodespanning die groter is dan de kathodespanning. Een omgekeerde bias heeft daarentegen een kathodespanning die groter is dan de anodespanning.

• een voorwaartse bias heeft een substantiële voorwaartse stroom, terwijl een omgekeerde bias een minimale voorwaartse stroom heeft.

• De depletielaag van een diode is aanzienlijk dunner terwijl het in voorwaartse bias is en veel dikker wanneer het in omgekeerde bias is.

• Forward bias vermindert de weerstand van een diode, en omgekeerde bias verhoogt de weerstand van een diode.

• de stroom stroomt moeiteloos in voorwaartse bias, maar omgekeerde bias staat niet toe dat de stroom door de diode stroomt.

• het niveau van de stroom is afhankelijk van de voorwaartse spanning, terwijl in voorwaartse bias de hoeveelheid stroom minimaal of verwaarloosbaar is in omgekeerde bias.

• in voorwaartse bias zal een voorziening als geleider en als isolator functioneren indien deze bias omgekeerd is.

het plannen van uw circuit op basis van bias potentialen is het teken van slimme analyse.

het vermogen van een diode om te functioneren als twee afzonderlijke, maar even effectieve apparaten maakt het een echt adaptieve component. De effecten van biasing op de functionaliteit van een diode bieden optimale controle over welke functie Een diode zal spelen in uw circuit ontwerp. Het gebruik van vooruit en achteruit biasing geeft een circuit ontwerper optimale controle over de functionaliteit van een diode.

gelukkig, met Cadence ‘ s suite van ontwerp en analyse tools, zult u er zeker van zijn dat uw ontwerpers en productie teams samenwerken om het gebruik van vooruit en achteruit biasing technieken in al uw PCB ontwerpen te implementeren. Allegro PCB Designer is de lay-out oplossing die u hebt gezocht, en het kan ongetwijfeld de uitvoering van vooruit of achteruit bevooroordeeld ontwerp strategieën in uw huidige en toekomstige PCB ontwerpen vergemakkelijken.

Als u meer wilt weten over hoe Cadence de oplossing voor u heeft, praat dan met ons team van experts en ons.

over de auteur

Cadence PCB solutions is een complete front to back design tool om snel en efficiënt product te maken. Cadans stelt gebruikers in staat om nauwkeurig ontwerpcycli te verkorten om door te geven aan de productie door middel van moderne, IPC-2581-industriestandaard.

volg op Linkedin Bezoek Website meer inhoud door Cadence PCB Solutions