Polarización directa contra polarización inversa e os seus efectos na funcionalidade do diodo

 

Desde o día en que miña nai me sorprendeu co primeiro ordenador doméstico para o Nadal de volta, bueno, digamos que hai moito tempo, quedei intrigado pola tecnoloxía. De todos os xeitos, naquel momento, eu era a envexa de todos os compañeiros frikis, nerds e profesores da miña escola. Alí estaba eu cun impresionante 64, agarda por iso, kilobytes de potencia de procesamento en bruto.

Agora, avance rápido ata os nosos días, e o meu portátil utiliza 100,000 veces esa cantidade só en memoria RAM. Polo tanto, é seguro dicir que a tecnoloxía informática evolucionou. Non obstante, hai unha cousa que non o fixo e é a competitividade dos fabricantes de ordenadores.

Hai momentos nos que a elección dun dispositivo ou método é sobre unha necesidade ou función. Ademais, a necesidade dunha funcionalidade determinada é o motor predominante á hora de elixir un dispositivo ou proceso no campo da electrónica.

Que é polarización ou polarización de diodos?

Antes de comparar os dous tipos de sesgo, primeiro, comentarei as súas características individuais. En electrónica, definimos polarización ou polarización como un método de establecer un conxunto de correntes ou voltaxes en diferentes puntos dun circuíto electrónico para establecer condicións de funcionamento adecuadas dentro dun compoñente electrónico. Aínda que esta é unha versión simplificada da resposta, aínda é fundamentalmente correcta. Ademais, coa polarización, residen os dous tipos de polarización, polarización directa e pola polarización inversa.

Como seguro que sabes, un díodo (unión PN) funciona como unha estrada unidireccional xa que permite o fluxo de corrente máis facilmente nunha dirección que na outra. En resumo, un díodo normalmente conduce a corrente nunha dirección e a tensión que aplican segue unha orientación de polarización directa descrita. Non obstante, cando a tensión se move na dirección inversa, denomínanos polarización inversa a esta orientación. Ademais, cando está pola polarización inversa, un díodo de unión PN estándar normalmente inhibirá ou bloqueará o fluxo de corrente, case como unha versión electrónica dunha válvula de retención.

Polarización cara adiante vs polarización inversa

Nun díodo estándar, a polarización directa ocorre cando a tensión a través dun díodo permite o fluxo natural de corrente, mentres que a polarización inversa indica unha tensión a través do díodo na dirección oposta.

Non obstante, a tensión presente a través dun díodo durante a polarización inversa non produce ningún fluxo significativo de corrente. Ademais, esta característica particular é beneficiosa para cambiar a corrente alterna (AC) en corrente continua (DC).

Hai unha variedade de outros usos para esta característica, incluíndo o control electrónico de sinal.

O coñecemento da colocación do díodo Zener pode facer ou romper un deseño.

 

Funcionamento dun diodo

Antes, proporcionei unha explicación máis simplificada do funcionamento do díodo estándar. O proceso detallado dun díodo pode ser un pouco difícil de entender xa que implica unha comprensión da mecánica cuántica. O funcionamento do diodo refírese ao fluxo de cargas negativas (electróns) e cargas positivas (buratos). Tecnoloxicamente falando, referímonos a un díodo semicondutor como unión pn. As unións Pn tamén son unha parte esencial do funcionamento dunha célula fotovoltaica.

En xeral, o bo funcionamento dun díodo require outro elemento ou proceso esencial chamado dopaxe. Pode dopar un semicondutor con materiais para facilitar un exceso de electróns facilmente desprazados, aos que nos referimos como rexión de tipo n ou negativa. Ademais, tamén é posible dopar un semicondutor para promover un exceso de buratos para absorber facilmente tamén eses electróns, e denomínase a isto como o tipo p ou rexión positiva. Ademais, as rexións positiva e negativa do díodo tamén se denominan ánodo (P) e cátodo (N).

En xeral, son as variacións entre os dous materiais e a súa sinerxía posterior en distancias extremadamente curtas (< milímetros) as que facilitan o funcionamento dos díodos. Non obstante, a funcionalidade do díodo só é posible, por suposto, cando fusionamos os dous tipos (P, N) de materiais. Ademais, a fusión destes dous tipos de materiais forma o que chamamos unión pn. Ademais, a zona que existe entre os dous elementos chámase rexión de esgotamento.

Nota: Teña en conta que para unha funcionalidade adecuada, un díodo require unha tensión de limiar mínima para superar a rexión de esgotamento. Ademais, a tensión de limiar mínima na maioría dos casos para díodos é de aproximadamente 0.7 voltios. Ademais, a tensión de polarización inversa producirá unha pequena cantidade de corrente a través do díodo, e chámase corrente de fuga, pero normalmente é insignificante. Por último, se aplicas unha tensión inversa significativa, provocará unha avaría electrónica completa do díodo, permitindo así que a corrente fluya na dirección oposta a través do díodo.

Funcionalidade e funcionamento do diodo Continuado

En xeral, cando a difusión facilita o movemento posterior de electróns da rexión de tipo n, comezan a encher os ocos dentro da rexión de tipo p. O resultado desta acción forma ións negativos dentro da rexión de tipo p, deixando así ións positivos na rexión de tipo n. En xeral, o control reitor desta acción reside na dirección do campo eléctrico. Como podes imaxinar, isto dá lugar a un comportamento eléctrico beneficioso dependendo, por suposto, de como apliques a tensión, é dicir, pola polarización.

Ademais, no que respecta a un díodo de unión pn estándar, hai tres condicións de polarización e dúas rexións operativas. Os tres posibles tipos de condicións de polarización son os seguintes:

• Polarización directa: esta condición de polarización incorpora a conexión dun potencial de tensión positiva ao material de tipo P e un negativo ao material de tipo N a través do diodo, diminuíndo así o ancho do diodo.

• Polarización inversa: pola contra, esta condición de polarización implica a conexión dun potencial de tensión negativo ao material de tipo P e un positivo ao material de tipo N a través do díodo, aumentando así o ancho do diodo.

• Polarización cero: esta é unha condición de polarización na que non hai ningún potencial de tensión externo aplicado ao díodo.

Polarización cara adiante versus polarización inversa e as súas variacións

Unha polarización inversa reforza a barreira potencial e impide o fluxo de portadores de carga. Pola contra, unha polarización cara adiante debilita a barreira potencial, permitindo así que a corrente fluya máis facilmente pola unión.

Mentres estamos pola polarización directa, conectamos o terminal positivo da fonte de tensión ao ánodo e o terminal negativo ao cátodo. Pola contra, mentres está pola polarización inversa, conectamos o terminal positivo da fonte de tensión ao cátodo e o terminal negativo ao ánodo.

• Unha polarización directa reduce a forza da barreira potencial do campo eléctrico a través do potencial, mentres que unha polarización inversa fortalece a barreira potencial.

• Unha polarización directa ten unha tensión de ánodo que é maior que a tensión do cátodo. Pola contra, unha polarización inversa ten unha tensión do cátodo que é maior que a tensión do ánodo.

• Unha polarización directa ten unha corrente directa substancial, mentres que unha polarización inversa ten unha corrente directa mínima.

• A capa de esgotamento dun díodo é substancialmente máis delgada cando está pola polarización cara adiante e moito máis grosa cando está pola polarización inversa.

• A polarización directa diminúe a resistencia dun díodo e a polarización inversa aumenta a resistencia dun díodo.

• A corrente flúe sen esforzo mentres está pola polarización directa, pero a polarización inversa non permite que a corrente fluya polo díodo.

• O nivel da corrente depende da tensión directa mentres está en polarización directa, porén, a cantidade de corrente é mínima ou insignificante na polarización inversa.

• En polarización directa, un dispositivo funcionará como condutor e como illante se está pola polarización inversa.

A planificación do seu circuíto baseado en potenciais de polarización é a marca da análise intelixente.

 

A capacidade dun díodo para funcionar como dous dispositivos separados, pero igualmente eficaces, fai que sexa un compoñente verdadeiramente adaptativo. Os efectos da polarización na funcionalidade dun díodo proporcionan un control óptimo sobre a función que desempeñará un díodo no deseño do seu circuíto. O uso da polarización directa e inversa proporciona ao deseñador de circuítos un control óptimo sobre a funcionalidade dun díodo.

Afortunadamente, co conxunto de ferramentas de deseño e análise de Cadence, terás a certeza de que os teus deseñadores e equipos de produción traballen xuntos para implementar o uso de técnicas de polarización directa e inversa en todos os teus deseños de PCB. Allegro PCB Designer é a solución de deseño que buscabas, e sen dúbida pode facilitar a implementación de estratexias de deseño de polarización directa ou inversa nos teus deseños de PCB actuais e futuros. 

Deixar unha mensaxe 

Lista de mensaxes