二极管正向与反向偏置指南

2021-10-27

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(yǒu)一个目的，了解这些部分(fēn)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電(diàn)子产品中工作。

当電(diàn)子元件需要特定電(diàn)压来克服 PN 结二极管（p 型和 n 型半导體(tǐ)的融合）时，它需要特定電(diàn)压来克服它。克服这一障碍的行為(wèi)被称為(wèi)偏见。从导體(tǐ)耗尽區(qū)的两侧施加電(diàn)压允许自由電(diàn)子迁移率在二极管中穿过该空间。

偏置有(yǒu)两种形式：正向和反向。二极管通常在称為(wèi)正向偏置的过程中单向施加電(diàn)流。但是，它也可(kě)以反向移动。如果是后者，PN 结二极管将阻止或阻止電(diàn)流流动，导致没有(yǒu)明显的電(diàn)流流动，尽管電(diàn)流仍然存在。当情况需要将交流電(diàn) (AC) 更改為(wèi)直流電(diàn) (DC) 以及包括電(diàn)子信号控制在内的其他(tā)功能(néng)时，这是一种典型的有(yǒu)益電(diàn)流流动条件。

比较二极管偏置
变體(tǐ)

虽然我们现在已经说明了二极管可(kě)操作性的高级定义，但我们现在可(kě)以在此基础上进行一些细微的调整。在不了解量子力學(xué)的情况下掌握它可(kě)能(néng)是一个具有(yǒu)挑战性的概念，但在基本术语中，二极管操作涉及负（電(diàn)子）和正（空穴）電(diàn)荷的流动。半导體(tǐ)二极管，也称為(wèi) PN 结，允许发生这种活动流，并促进光伏電(diàn)池的运行。

容易移位的電(diàn)子被称為(wèi)负區(qū)、阴极或 n 型。為(wèi)了促进这些電(diàn)子的过量，称為(wèi)掺杂的过程并且是二极管工作的重要贡献者。相反，p 型（也称為(wèi)正區(qū)或阳极）通过在半导體(tǐ)掺杂时产生过多(duō)的正粒子来促进電(diàn)子的容易吸收。

P 和 N 元件之间的协同作用(yòng)促进了二极管的操作，距离小(xiǎo)于一毫米，穿过称為(wèi)“耗尽區(qū)”的空间，两者的合并点称為(wèi) PN 结。為(wèi)了相应地工作，耗尽區(qū)必须被電(diàn)压覆盖，以促进二极管的有(yǒu)效功能(néng)，所需的最小(xiǎo)電(diàn)压测量為(wèi) 0.7 伏。反向偏置还会产生通过二极管的電(diàn)压测量值，但它携带的電(diàn)荷在很(hěn)大程度上可(kě)以忽略不计，通常称為(wèi)“漏電(diàn)流”。

如果通过反向流动的電(diàn)压显着增加，二极管势垒将被击穿，导致電(diàn)压沿典型正向轨迹的相反方向流动。

有(yǒu)关二极管功能(néng)和操作的更多(duō)信息

随着负電(diàn)荷从 n 型區(qū)域移动，p 型區(qū)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 型區(qū)域开始包含负离子，而 n 型區(qū)域开始保留正离子。所有(yǒu)这些都是由電(diàn)场的方向性决定的。根据施加（或偏置）電(diàn)压的方式，这可(kě)以驱动潜在的有(yǒu)益電(diàn)气行為(wèi)。

总的来说，标准 PN 二极管有(yǒu)两个工作區(qū)域和三个偏置条件。三个条件包括：

零偏置条件：二极管没有(yǒu)施加外部電(diàn)压電(diàn)位。

正向偏置条件：通过向 p 型元件施加正電(diàn)压和向 n 型元件施加负電(diàn)压来扩大二极管的宽度。

反向偏置条件：通过向 n 型材料施加正電(diàn)压同时向 p 型材料施加负電(diàn)压来增加二极管的宽度。

比较偏置
变體(tǐ)

正向偏置允许電(diàn)流更自由地通过二极管，允许更干净、更方便的電(diàn)压形式通过结，而反向偏置阻止電(diàn)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，電(diàn)压的流动在很(hěn)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。施加到阳极的電(diàn)压超过了施加到阴极的正向偏置電(diàn)压電(diàn)平，导致大量正向電(diàn)流流动，而相反的電(diàn)压幅度适用(yòng)于反向偏置，较弱的電(diàn)压级数向前移动通过二极管。

由于反向偏压中对電(diàn)压流动的阻力增加，耗尽區(qū)要厚得多(duō)，而在正向偏压中，它要薄得多(duō)。这也意味着在正向偏置期间，与反向偏置中几乎没有(yǒu)電(diàn)压转换相比，電(diàn)流显着增加，并且反向偏置将充当電(diàn)导體(tǐ)，而反向将充当绝缘體(tǐ)。