PN结反向偏置与正向偏置及其功能(néng)特性

2020-10-14

在電(diàn)子學(xué)领域，主要是指二极管时，偏置表示在特定方向上流动的方向或能(néng)力。同样在電(diàn)子學(xué)领域，我们将偏置或偏置定义為(wèi)一种方法，用(yòng)于在電(diàn)子電(diàn)路的各个点上建立一组電(diàn)流或電(diàn)压，从而在一个或多(duō)个電(diàn)子组件内建立准确的工作条件。偏置还為(wèi)電(diàn)路设计人员提供了对二极管功能(néng)的最佳控制。

在典型的二极管中，当二极管两端的電(diàn)压允许電(diàn)流自然流过时会发生正向偏置，而反向偏置表示二极管两端的電(diàn)压方向相反。

但是，反向偏置期间二极管两端的電(diàn)压不会产生任何明显的電(diàn)流。这种独特的特性有(yǒu)助于将AC（交流電(diàn)）转换為(wèi)直流電(diàn)（DC）。

该特性还有(yǒu)其他(tā)多(duō)种用(yòng)途，包括電(diàn)子信号控制。出于本文(wén)的考虑，我们将重点介绍PN结二极管及其偏置方面。但是，典型的PN结二极管具有(yǒu)三个偏置条件和两个工作區(qū)域，它们分(fēn)别如下：

正向偏置：这里的電(diàn)势连接如下：-N型材料的-Ve（负极）和P型材料的+ Ve（正极）。结果是减小(xiǎo)了PN结二极管的宽度。

反向偏置：在此偏置条件下，電(diàn)势连接如下：跨二极管，N型材料的+ Ve（正）和P型材料的-Ve（负）。其结果是增加了PN结二极管的宽度。

零偏置：在此偏置状态下，PN结二极管没有(yǒu)施加外部電(diàn)压。

PN结反向偏置

如您所知，電(diàn)路中二极管（PN结）的偏置使電(diàn)流在一个方向上的流动比另一方向更容易。正向偏置表示在二极管两端施加電(diàn)压，使電(diàn)流容易流动，而反向偏置表示在相反方向施加二极管两端的電(diàn)压。

换句话说，当我们以二极管的N型（一半）连接到電(diàn)压源的正极，而P型（一半）连接到负极的方式在二极管上施加電(diàn)压时，来自外部電(diàn)路的電(diàn)子将产生更多(duō)的负离子。

这些负离子在P型區(qū)域中并填充空穴，因此在N型區(qū)域中产生更多(duō)的正离子。这会将電(diàn)子移向電(diàn)压源的正极。结果，P型和N型區(qū)域与耗尽區(qū)域之间的電(diàn)压都将增加。同样，结两侧的总電(diàn)荷将增加幅度，直到二极管两端的電(diàn)压相等并与施加的電(diàn)压相反為(wèi)止。当然，它们彼此抵消，从而停止了電(diàn)路内的電(diàn)流。

PN结二极管特性

以下是PN结區(qū)域（结二极管）的重要特性：

半导體(tǐ)由两种类型的移动電(diàn)荷载流子组成：電(diàn)子和空穴。

在利用(yòng)锑等施主杂质的半导體(tǐ)中会发生掺杂，这被称為(wèi)N型掺杂。而且，该掺杂过程包含主要是電(diàn)子的移动電(diàn)荷。

電(diàn)子带负電(diàn)荷，空穴带正電(diàn)荷。

在利用(yòng)诸如硼之类的受主杂质的半导體(tǐ)中也可(kě)能(néng)发生掺杂，这被称為(wèi)P型掺杂。此外，该掺杂过程包含主要是空穴的移动電(diàn)荷。

结區(qū)不具有(yǒu)電(diàn)荷载流子，该區(qū)域也称為(wèi)耗尽區(qū)。

耗尽（结）區(qū)的物(wù)理(lǐ)厚度将随電(diàn)压的施加而变化。

正向偏置与反向偏置

以下列表可(kě)帮助您进一步强调这两者之间的區(qū)别：

正向偏置减小(xiǎo)了势垒，从而使電(diàn)流毫不费力地流过结。相反，反向偏置会增强势垒并阻碍電(diàn)荷载流子的流动。

通过正向偏置，我们将電(diàn)源的正（+）端连接到阳极，将负（-）端连接到阴极。相反，在反向偏置下，我们将電(diàn)源的正（+）端连接到阴极，将负（-）端连接到阳极。

反向偏置会增强势垒，而正向偏置会减小(xiǎo)跨電(diàn)势的電(diàn)场的势垒。

 反向偏置的阳极電(diàn)压小(xiǎo)于其阴极電(diàn)压。相反，正向偏压的阳极電(diàn)压大于阴极電(diàn)压。

反向偏置的正向電(diàn)流很(hěn)小(xiǎo)，而正向偏置的正向電(diàn)流很(hěn)大。

二极管的耗尽层在反向偏置时要厚得多(duō)，而在正向偏置时要薄得多(duō)。

反向偏置会增加二极管的電(diàn)阻，而正向偏置会降低二极管的電(diàn)阻。

反向偏置不允许電(diàn)流流过，而正向偏置则毫不费力地流过二极管。

電(diàn)流可(kě)忽略不计或反向偏置极小(xiǎo)；但是，在正向偏置中，電(diàn)流水平取决于正向電(diàn)压。

在反向偏置中，器件在正向偏置时充当绝缘體(tǐ)和导體(tǐ)。

在電(diàn)子领域，二极管是其功能(néng)更广泛的组件之一。它具有(yǒu)充当两个独立但同等有(yǒu)效的组件的功能(néng)，因此具有(yǒu)至关重要的适应性。此外，偏置对二极管功能(néng)的影响可(kě)对二极管在電(diàn)路设计中发挥的功能(néng)提供最佳控制。这种多(duō)功能(néng)性為(wèi)设计人员提供了对電(diàn)路整體(tǐ)功能(néng)设计的无与伦比的控制。

利用(yòng)電(diàn)阻器，晶體(tǐ)管，PN结二极管，電(diàn)容器和電(diàn)感器的无線(xiàn)電(diàn)设备的電(diàn)路。