正向偏置与反向偏置及其对二极管功能的影响

 

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有时，选择一种设备或方法是出于某种需要或功能。 此外，在电子领域选择设备或工艺时，对特定功能的需求是主要驱动力。

什么是二极管偏置或偏置？

在我们比较这两种类型的偏见之前，首先，我将讨论它们的个体特征。 在电子学中，我们将偏置或偏置定义为在电子电路的不同点建立一组电流或电压的方法，以在电子元件内建立适当的工作条件。 虽然这是答案的简化版本，但从根本上来说仍然是正确的。 此外，偏置有两种类型的偏置，正向偏置和反向偏置。

我相信您知道，二极管（PN 结）的功能很像单向高速公路，因为它允许电流在一个方向上比另一个方向更容易流动。 总之，二极管通常在一个方向上传导电流，并且它们施加的电压遵循所描述的正向偏置方向。 但是，当电压沿相反方向移动时，我们将这种方向称为反向偏置。 此外，当处于反向偏置时，标准 PN 结二极管通常会抑制或阻止电流流动，几乎就像电子版的止回阀一样。

正向偏置与反向偏置

在标准二极管中，当二极管两端的电压允许电流自然流动时，就会发生正向偏置，而反向偏置表示二极管两端的电压方向相反。

然而，反向偏置期间二极管两端的电压不会产生任何明显的电流流动。 此外，这种特殊特性有利于将交流电 (AC) 转换为直流电 (DC)。

此特性还有多种其他用途，包括电子信号控制。

齐纳二极管放置知识可以成就或破坏设计。

 

二极管的操作

早些时候，我对标准二极管的操作进行了更简单的解释。 二极管的详细过程可能有点难以理解，因为它涉及对量子力学的理解。 二极管操作涉及负电荷（电子）和正电荷（空穴）的流动。 从技术上讲，我们将半导体二极管称为 pn 结。 Pn 结也是光伏电池操作的重要组成部分。

通常，二极管的正常运行需要另一个基本元素或称为掺杂的过程。 您可以用材料掺杂半导体，以促进容易置换的电子过多，我们将其称为 n 型或负区域。 此外，还可以掺杂半导体以促进过多的空穴也容易吸收这些电子，我们将其称为 p 型或正区域。 此外，二极管的正极和负极区域也称为其阳极（P）和阴极（N）。

总的来说，正是两种材料之间的差异以及它们在极短距离（< 毫米）内的后续协同作用促进了二极管的运行。 然而，当然，只有当我们合并两种类型（P、N）材料时，才有可能实现二极管功能。 此外，这两种材料的融合形成了我们所说的 pn 结。 此外，存在于两个元素之间的区域称为耗尽区。

注意：请记住，为了实现正确的功能，二极管需要一个最小阈值电压来跨越耗尽区。 此外，在大多数情况下，二极管的最小阈值电压约为 0.7 伏。 此外，反向偏置电压会产生少量电流通过二极管，称为漏电流，但通常可以忽略不计。 最后，如果你施加一个很大的反向电压，它会导致二极管的全面电子击穿，从而允许电流以相反的方向流过二极管。

二极管功能和操作（续）

通常，当扩散促进电子从 n 型区域的后续移动时，它们开始填充 p 型区域内的空穴。 该作用的结果在 p 型区域内形成负离子，从而在 n 型区域中留下正离子。 总体而言，该动作的控制控制存在于电场的方向上。 正如您可能想象的那样，这会产生有益的电气行为，当然，这取决于您如何施加电压，即偏置。

此外，对于标准 pn 结二极管，存在三种偏置条件和两种工作区域。 三种可能的偏置条件类型如下：

• 正向偏置：这种偏置条件包括将正电压电势连接到二极管两端的 P 型材料和负电势连接到 N 型材料，从而减小二极管的宽度。

• 反向偏置：相比之下，这种偏置条件涉及将负电压电位连接到 P 型材料，将正极连接到二极管两端的 N 型材料，从而增加了二极管的宽度。

• 零偏压：这是一种偏压条件，其中没有施加到二极管的外部电压。

正向偏置与反向偏置及其差异

反向偏压加强了势垒并阻碍了电荷载流子的流动。 相比之下，正向偏压削弱了势垒，从而使电流更容易流过结。

在正向偏置时，我们将电源的正极连接到阳极，将负极连接到阴极。 相反，在反向偏置时，我们将电源的正极连接到阴极，将负极连接到阳极。

• 正向偏压会降低跨电位的电场势垒的强度，而反向偏压会增强势垒。

• 正向偏压的阳极电压大于阴极电压。 相反，反向偏压的阴极电压大于阳极电压。

• 正向偏置具有相当大的正向电流，而反向偏置具有最小的正向电流。

• 二极管的耗尽层在正向偏置时要薄得多，而在反向偏置时要厚得多。

• 正向偏压会降低二极管的电阻，而反向偏压会增加二极管的电阻。

• 电流在正向偏置时毫不费力地流动，但反向偏置不允许电流流过二极管。

• 电流水平取决于正向偏置时的正向电压，然而，反向偏置时的电流量最小或可以忽略不计。

• 在正向偏压中，如果处于反向偏压，器件将起到导体和绝缘体的作用。

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二极管作为两个独立但同样有效的设备运行的能力使其成为真正的自适应组件。 偏置对二极管功能的影响提供了对二极管将在您的电路设计中发挥什么功能的最佳控制。 正向和反向偏置的使用为电​​路设计人员提供了对二极管功能的最佳控制。

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