Χαρακτηριστικά προκατάληψης προς τα εμπρός και αντίστροφα

Στο αναλυτικό πρόγραμμα της φυσικής, οι δίοδοι και η ροή μεταβλητής τάσης και ρεύματος είναι ένα θέμα που πρέπει να γνωρίζουν όλοι οι μαθητές. Σύμφωνα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος, υπάρχουν δύο τύποι πόλωσης:η αντίστροφη πόλωση και η προκατάληψη προς τα εμπρός. Ο μηχανισμός της διόδου είναι πολύπλοκος στην κατανόηση χωρίς την κατάλληλη γνώση της κβαντικής μηχανικής. Αυτό το κεφάλαιο έχει σχεδιαστεί ειδικά για να το κάνει εύκολα κατανοητό, καθαρίζοντας την έννοια της σύνδεσης P-N και τη ροή των θετικών φορτίων.

Αυτό το κεφάλαιο θα καλύψει διαφορετικούς τύπους μεροληψίας και τα χαρακτηριστικά των εμπρός και αντίστροφων προκαταλήψεων. Επίσης, θα καλύψει τις διαφορές μεταξύ αυτών των δύο προκαταλήψεων στην εφαρμογή της ροής ρεύματος του κυκλώματος.

Η έννοια της μεροληψίας 

Η διασταύρωση ή η δίοδος PN είναι ένα κύκλωμα που επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει πιο εύκολα προς μια κατεύθυνση από άλλα. Ο όρος προκατάληψη σχετίζεται με την εφαρμογή τάσης συνεχούς ρεύματος για τη ρύθμιση ορισμένων λειτουργικών συστημάτων. Είναι μια εξωτερική πηγή τάσης που εφαρμόζεται σε μια διασταύρωση PN και ονομάζεται τάση πόλωσης ή πόλωσης. Το δυναμικό φραγμού της διασταύρωσης είτε μειώνεται είτε αυξάνεται μέσω αυτής της διαδικασίας. Ως αποτέλεσμα, η μείωση του δυναμικού φραγμού δημιουργεί μια διαδικασία επιστροφής ρεύματος στην περιοχή εξάντλησης.

Σύμφωνα με την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος, η μπροστινή και η αντίστροφη πόλωση είναι οι δύο τύποι διόδων. Η μπροστινή πόλωση κάνει το ρεύμα ή την τάση να ρέει εύκολα στις διόδους. Από την άλλη πλευρά, η αντίστροφη πόλωση χρησιμοποιείται για να τεθεί μια τάση κατά μήκος της διόδου για να κάνει το ρεύμα να ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η αντίστροφη πόλωση είναι χρήσιμη για τη μετατροπή από AC σε DC. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στο χειρισμό ηλεκτρονικών σημάτων επίσης.

Έννοια της αντίστροφης προκατάληψης 

Όταν σε μια δίοδο, η τάση εφαρμόζεται έτσι ώστε η δίοδος τύπου n να συνδέεται με το μισό του θετικού ακροδέκτη και ο τύπος p συνδέεται με τον αρνητικό ακροδέκτη, που θα δημιουργήσει διαφορετικά ιόντα. Τα ηλεκτρόνια του εξωτερικού κυκλώματος θα δημιουργήσουν περισσότερα αρνητικά ιόντα και η περιοχή τύπου p θα δημιουργήσει περισσότερα θετικά ιόντα για να γεμίσουν τις οπές. Έτσι τα θετικά ιόντα τύπου p θα μετατοπιστούν προς τα θετικά ιόντα της περιοχής τύπου n.

Η περιοχή εξάντλησης θα αυξήσει την ισχύ τάσης μεταξύ των περιοχών τύπου p και n και θα αυξήσει τη συνολική φόρτιση σε κάθε πλευρά. Αυτό θα αυξήσει την τάση και το μέγεθος έως ότου οι δίοδοι αποκτήσουν ίση ποσότητα τάσης και αντιταχθούν ή ακυρώσουν το ρεύμα μέσω του κυκλώματος.

Έννοια της προκατάληψης προς τα εμπρός 

Όταν μια δίοδος παίρνει κάποια τάση από την αντίθετη κατεύθυνση, η περιοχή εξάντλησης συρρικνώνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή, στις διόδους αντίστροφης πόλωσης, οι οπές και τα ηλεκτρόνια τραβούν από τη διασταύρωση. Ωστόσο, η μεροληψία προώθησης διασφαλίζει ότι οι οπές και τα ηλεκτρόνια κινούνται προς τις διασταυρώσεις στο σενάριο. Αυτή η διαδικασία συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια απωθούνται από τους αρνητικούς και θετικούς ακροδέκτες της πηγής τάσης.

Χαρακτηριστικά μπροστινής μεροληψίας

• Η πόλωση προς τα εμπρός επιτρέπει τη ροή του ρεύματος εύκολα και μειώνει το φραγμό δυναμικού.
• Σε αυτή τη διαδικασία, ο θετικός ακροδέκτης της τάσης συνδέεται με την άνοδο και η αρνητική πλευρά συνδέεται με την κάθοδο.
• Η τάση της ανόδου είναι μεγαλύτερη από την τάση της καθόδου.
• Στην πόλωση προώθησης, το επίπεδο ρεύματος εξαρτάται από την τάση προς τα εμπρός.
• Το στρώμα εξάντλησης μιας διόδου είναι πιο λεπτό σε πόλωση προς τα εμπρός.
• Η πόλωση προς τα εμπρός σε μια δίοδο μπορεί να μειώσει την αντίστασή της.

Χαρακτηριστικά αντίστροφης προκατάληψης

• Η αντίστροφη προκατάληψη ενισχύει πιθανά εμπόδια και μειώνει τη ροή του ρεύματος στους φορείς.
• Η αντίστροφη πόλωση συνδέει την αρνητική τάση στην άνοδο και τη θετική τάση στην κάθοδο.
• Σε αντίστροφη πόλωση, η τάση της ανόδου είναι μικρότερη από την τάση της καθόδου της.
• Το ρεύμα είναι ελάχιστο σε αντίστροφη πόλωση.
• Το στρώμα εξάντλησης μιας διόδου σε αντίστροφη πόλωση είναι παχύτερο.
• Η αντίσταση της διόδου αυξάνεται σε περίπτωση αντίστροφης πόλωσης.

Σε αντίστροφη πόλωση, η τάση ανόδου είναι υψηλότερη από την τάση της καθόδου.

Διαφορές μεταξύ προκατάληψης και αντίστροφης μεροληψίας

Προώθηση μεροληψίας	Αντίστροφη προκατάληψη
Μειώνει το δυναμικό φραγμού Το προς τα εμπρός ρεύμα είναι μεγάλο Το στρώμα εξάντλησης είναι λεπτό Η ισχύς αντίστασης είναι χαμηλή Επιτρέπει τη ροή του ρεύματος Το μέγεθος του ρεύματος εξαρτάται από την μπροστινή τάση Το χειρίζεται ένας αγωγός	Ενισχύει το δυναμικό φραγμού Το προς τα εμπρός ρεύμα είναι μικρό Το στρώμα εξάντλησης είναι παχύ Η ισχύς αντίστασης είναι υψηλή Αποτρέπει τη ροή ρεύματος Το μέγεθος του ρεύματος είναι μηδέν Λειτουργεί από μονωτήρα

Συμπέρασμα

Στην περιοχή των ηλεκτρονίων, οι δίοδοι είναι το πιο ευέλικτο συστατικό. Η επίδραση της πόλωσης στις διόδους παρέχει τον βέλτιστο έλεγχο του τρόπου δράσης της δίοδος στο σχεδιασμό του κυκλώματος. Γενικά, εκτός από το ψήσιμο, οι γενικές δίοδοι χρειάζονται ένα ακόμα εξάρτημα για να λειτουργήσουν, το οποίο λέγεται ντόπινγκ. Το ντόπινγκ ενός ημιαγωγού μπορεί να διευκολύνει την περίσσεια μετατοπισμένων ηλεκτρονίων σε αυτόν.

Αυτό το κεφάλαιο έχει καλύψει τη βασική χρήση των πόλεων στις διόδους και τον έλεγχο των πόλεων στη ροή ρεύματος στο κύκλωμα. Έχει επίσης καλύψει τη διαφοροποίηση δύο τύπων προκαταλήψεων και ποιες προκαταλήψεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ή την αποτροπή της ροής ρεύματος του κυκλώματος.