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技術(shù)專題
電路設(shè)計正向偏置與反向偏置及其對二極管功能的影響
在電路設(shè)計領(lǐng)域中選擇設(shè)備的過程時，對特定功能的需求主要是驅(qū)動力。
什么是二極管正向偏置和反向偏置？
在比較兩種類型的偏差之前，首先，我將討論它們的個性。在電子學(xué)中，我們將正向偏置或反向偏置定義為在電子電路的不同點建立一組電流或電壓的方法，以在電子元件內(nèi)建立適當(dāng)?shù)墓ぷ鳁l件。盡管這是答案的簡化版本，但從根本上講還是正確的。此外，在偏置的情況下，存在兩種偏置，即正向偏置和反向偏置。
二極管（PN結(jié)）的功能與單向高速公路非常相似，因為它使電流在一個方向上比在另一個方向上更容易流動。總之，二極管通常在一個方向上傳導(dǎo)電流，并且二極管所施加的電壓遵循所述的正向偏置方向。但是，當(dāng)電壓沿相反方向移動時，我們將此方向稱為反向偏置。同樣，當(dāng)處于反向偏置狀態(tài)時，標(biāo)準(zhǔn)的PN結(jié)二極管通常會抑制或阻止電流的流動，幾乎就像單向閥的電子版本一樣。
正向偏差與反向偏差
在標(biāo)準(zhǔn)二極管中，當(dāng)二極管兩端的電壓允許電流自然流過時會發(fā)生正向偏置，而反向偏置表示二極管兩端的電壓方向相反。
但是，在反向偏置期間二極管兩端的電壓不會產(chǎn)生任何明顯的電流。此外，該特定特性有利于將交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）。
該特性還有其他多種用途，包括電子信號控制。
二極管的操作
之前，我提供了標(biāo)準(zhǔn)二極管操作的更簡化解釋。二極管的詳細(xì)過程可能難以理解，因為它涉及對量子力學(xué)的理解。二極管的工作涉及負(fù)電荷（電子）和正電荷（空穴）的流動。從技術(shù)上講，我們將半導(dǎo)體二極管稱為pn結(jié)。Pn結(jié)也是光伏電池操作的重要組成部分。
通常，二極管的正常工作需要另一個稱為摻雜的基本元素或過程。您可以用一種材料摻雜半導(dǎo)體，以促進多余的易移位電子，我們將其稱為n型或負(fù)區(qū)。此外，也可以摻雜半導(dǎo)體以促進過多的空穴，從而也容易吸收那些電子，我們將其稱為p型或正區(qū)。此外，二極管的正負(fù)區(qū)域也稱為其陽極（P）和陰極（N）。
總體而言，正是這兩種材料之間的差異以及它們在極短距離（<毫米）上的后續(xù)協(xié)同作用才有助于二極管工作。但是，當(dāng)然，只有當(dāng)我們合并兩種類型（P，N）的材料時，二極管功能才可能實現(xiàn)。同樣，這兩類材料的結(jié)合形成了我們稱為pn結(jié)的結(jié)構(gòu)。此外，兩個元素之間存在的區(qū)域稱為耗盡區(qū)。
注意：請記住，為了實現(xiàn)正常功能，二極管需要最小閾值電壓才能超過耗盡區(qū)。此外，在大多數(shù)情況下，二極管的最小閾值電壓約為0.7伏。同樣，反向偏置電壓將產(chǎn)生少量流過二極管的電流，這被稱為泄漏電流，但通?？梢院雎圆挥?。最后，如果施加很大的反向電壓，將導(dǎo)致二極管全面電子擊穿，從而使電流沿相反方向流過二極管。
二極管功能和操作續(xù)
通常，當(dāng)擴散促進電子從n型區(qū)域的后續(xù)移動時，它們開始填充p型區(qū)域內(nèi)的空穴。該作用的結(jié)果在p型區(qū)域內(nèi)形成負(fù)離子，從而在n型區(qū)域內(nèi)留下正離子?？傮w而言，該動作的控制控制位于電場方向上。您可能會想到，這將導(dǎo)致有益的電氣行為，這當(dāng)然取決于您施加電壓的方式（即偏置）。
此外，對于標(biāo)準(zhǔn)的pn結(jié)二極管，存在三個偏置條件和兩個工作區(qū)域。偏置條件的三種可能類型如下：
正向偏置：該偏置條件包括在二極管上將正電勢連接到P型材料，將負(fù)電勢連接到N型材料，從而減小了二極管的寬度。
反向偏置：相反，這種偏置條件包括在二極管上將負(fù)電勢連接到P型材料，將正電勢連接到N型材料，從而增加了二極管的寬度。
零偏置：這是一種偏置條件，其中沒有外部電壓施加到二極管。
正向偏差與反向偏差及其方差
反向偏置會增強勢壘并阻礙電荷載流子的流動。相反，正向偏置會削弱勢壘，從而使電流更容易流過結(jié)。
在正向偏置中，我們將電源的正極連接到陽極，負(fù)極連接到陰極。相反，在反向偏置時，我們將電源的正極連接到陰極，負(fù)極連接到陽極。
正向偏置會降低跨電勢的電場勢壘的強度，而反向偏置會增強勢壘。
正向偏置的陽極電壓大于陰極電壓。相反，反向偏置的陰極電壓大于陽極電壓。
正向偏置具有很大的正向電流，而反向偏置則具有最小的正向電流。
二極管的耗盡層在正向偏壓時實質(zhì)上較薄，而在反向偏壓時則較厚。
正向偏置會降低二極管的電阻，反向偏置會增加二極管的電阻。
電流在正向偏置時毫不費力地流動，但是反向偏置不允許電流流過二極管。
電流水平取決于正向偏置時的正向電壓，但是，反向偏置時的電流量很小或可以忽略不計。
在正向偏置中，如果在反向偏置中，則設(shè)備將充當(dāng)導(dǎo)體和絕緣體。
二極管具有充當(dāng)兩個獨立但等效的器件的功能，使其成為真正的自適應(yīng)組件。偏置對二極管功能的影響提供了對二極管將在電路設(shè)計中發(fā)揮什么功能的很好控制。正向和反向偏置的使用為電路設(shè)計人員提供了對二極管功能的很好控制。