電(diàn)路设计正向偏置与反向偏置及其对二极管功能(néng)的影响

2020-04-20

在電(diàn)路设计领域中选择设备的过程时，对特定功能(néng)的需求主要是驱动力。

什么是二极管正向偏置和反向偏置？

在比较两种类型的偏差之前，首先，我将讨论它们的个性。在電(diàn)子學(xué)中，我们将正向偏置或反向偏置定义為(wèi)在電(diàn)子電(diàn)路的不同点建立一组電(diàn)流或電(diàn)压的方法，以在電(diàn)子元件内建立适当的工作条件。尽管这是答(dá)案的简化版本，但从根本上讲还是正确的。此外，在偏置的情况下，存在两种偏置，即正向偏置和反向偏置。

二极管（PN结）的功能(néng)与单向高速公路非常相似，因為(wèi)它使電(diàn)流在一个方向上比在另一个方向上更容易流动。总之，二极管通常在一个方向上传导電(diàn)流，并且二极管所施加的電(diàn)压遵循所述的正向偏置方向。但是，当電(diàn)压沿相反方向移动时，我们将此方向称為(wèi)反向偏置。同样，当处于反向偏置状态时，标准的PN结二极管通常会抑制或阻止電(diàn)流的流动，几乎就像单向阀的電(diàn)子版本一样。

正向偏差与反向偏差

在标准二极管中，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，在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。此外，该特定特性有(yǒu)利于将交流電(diàn)（AC）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。

二极管的操作

之前，我提供了标准二极管操作的更简化解释。二极管的详细过程可(kě)能(néng)难以理(lǐ)解，因為(wèi)它涉及对量子力學(xué)的理(lǐ)解。二极管的工作涉及负電(diàn)荷（電(diàn)子）和正電(diàn)荷（空穴）的流动。从技术上讲，我们将半导體(tǐ)二极管称為(wèi)pn结。Pn结也是光伏電(diàn)池操作的重要组成部分(fēn)。

通常，二极管的正常工作需要另一个称為(wèi)掺杂的基本元素或过程。您可(kě)以用(yòng)一种材料掺杂半导體(tǐ)，以促进多(duō)余的易移位電(diàn)子，我们将其称為(wèi)n型或负區(qū)。此外，也可(kě)以掺杂半导體(tǐ)以促进过多(duō)的空穴，从而也容易吸收那些電(diàn)子，我们将其称為(wèi)p型或正區(qū)。此外，二极管的正负區(qū)域也称為(wèi)其阳极（P）和阴极（N）。

总體(tǐ)而言，正是这两种材料之间的差异以及它们在极短距离（<毫米）上的后续协同作用(yòng)才有(yǒu)助于二极管工作。但是，当然，只有(yǒu)当我们合并两种类型（P，N）的材料时，二极管功能(néng)才可(kě)能(néng)实现。同样，这两类材料的结合形成了我们称為(wèi)pn结的结构。此外，两个元素之间存在的區(qū)域称為(wèi)耗尽區(qū)。

注意：请记住，為(wèi)了实现正常功能(néng)，二极管需要最小(xiǎo)阈值電(diàn)压才能(néng)超过耗尽區(qū)。此外，在大多(duō)数情况下，二极管的最小(xiǎo)阈值電(diàn)压约為(wèi)0.7伏。同样，反向偏置電(diàn)压将产生少量流过二极管的電(diàn)流，这被称為(wèi)泄漏電(diàn)流，但通常可(kě)以忽略不计。最后，如果施加很(hěn)大的反向電(diàn)压，将导致二极管全面電(diàn)子击穿，从而使電(diàn)流沿相反方向流过二极管。

二极管功能(néng)和操作续

通常，当扩散促进電(diàn)子从n型區(qū)域的后续移动时，它们开始填充p型區(qū)域内的空穴。该作用(yòng)的结果在p型區(qū)域内形成负离子，从而在n型區(qū)域内留下正离子。总體(tǐ)而言，该动作的控制控制位于電(diàn)场方向上。您可(kě)能(néng)会想到，这将导致有(yǒu)益的電(diàn)气行為(wèi)，这当然取决于您施加電(diàn)压的方式（即偏置）。

此外，对于标准的pn结二极管，存在三个偏置条件和两个工作區(qū)域。偏置条件的三种可(kě)能(néng)类型如下：

正向偏置：该偏置条件包括在二极管上将正電(diàn)势连接到P型材料，将负電(diàn)势连接到N型材料，从而减小(xiǎo)了二极管的宽度。

反向偏置：相反，这种偏置条件包括在二极管上将负電(diàn)势连接到P型材料，将正電(diàn)势连接到N型材料，从而增加了二极管的宽度。

零偏置：这是一种偏置条件，其中没有(yǒu)外部電(diàn)压施加到二极管。

正向偏差与反向偏差及其方差

反向偏置会增强势垒并阻碍電(diàn)荷载流子的流动。相反，正向偏置会削弱势垒，从而使電(diàn)流更容易流过结。

在正向偏置中，我们将電(diàn)源的正极连接到阳极，负极连接到阴极。相反，在反向偏置时，我们将電(diàn)源的正极连接到阴极，负极连接到阳极。

正向偏置会降低跨電(diàn)势的電(diàn)场势垒的强度，而反向偏置会增强势垒。

正向偏置的阳极電(diàn)压大于阴极電(diàn)压。相反，反向偏置的阴极電(diàn)压大于阳极電(diàn)压。

正向偏置具有(yǒu)很(hěn)大的正向電(diàn)流，而反向偏置则具有(yǒu)最小(xiǎo)的正向電(diàn)流。

二极管的耗尽层在正向偏压时实质上较薄，而在反向偏压时则较厚。

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

電(diàn)流在正向偏置时毫不费力地流动，但是反向偏置不允许電(diàn)流流过二极管。

電(diàn)流水平取决于正向偏置时的正向電(diàn)压，但是，反向偏置时的電(diàn)流量很(hěn)小(xiǎo)或可(kě)以忽略不计。

在正向偏置中，如果在反向偏置中，则设备将充当导體(tǐ)和绝缘體(tǐ)。

二极管具有(yǒu)充当两个独立但等效的器件的功能(néng)，使其成為(wèi)真正的自适应组件。偏置对二极管功能(néng)的影响提供了对二极管将在電(diàn)路设计中发挥什么功能(néng)的很(hěn)好控制。正向和反向偏置的使用(yòng)為(wèi)電(diàn)路设计人员提供了对二极管功能(néng)的很(hěn)好控制。