Առաջ կողմնակալություն ընդդեմ հակադարձ կողմնակալության և դրանց ազդեցությունը դիոդի ֆունկցիոնալության վրա

 

Այն օրվանից, երբ մայրս ինձ անակնկալ մատուցեց Սուրբ Ծննդյան տոնին առաջին տնային համակարգչով, լավ, ասենք շատ վաղուց, ես հետաքրքրված եմ տեխնոլոգիայով: Համենայնդեպս, այն ժամանակ ես նախանձում էի իմ դպրոցի բոլոր ընկերակից գեյերին, սրիկաներին և ուսուցիչներին: Այնտեղ ես տպավորիչ 64-ով էի, սպասեք, կիլոբայթ հումքի վերամշակման հզորություն:

Այժմ, արագ առաջ գնացեք մինչև այսօր, և իմ նոութբուքը միայն RAM-ով օգտագործում է այդ գումարի 100,000 անգամ: Այսպիսով, կարելի է վստահորեն ասել, որ համակարգչային տեխնոլոգիաները զարգացել են: Այնուամենայնիվ, կա մի բան, որը չի ունեցել, և դա համակարգչային արտադրողների մրցունակությունն է։

Կան դեպքեր, երբ մեկ սարքի կամ մեթոդի ընտրությունը կապված է կարիքի կամ գործառույթի հետ: Ավելին, որոշակի ֆունկցիոնալության անհրաժեշտությունը գերակշռող շարժիչ ուժն է էլեկտրոնիկայի ոլորտում սարք կամ գործընթաց ընտրելիս:

Ի՞նչ է դիոդային կողմնակալությունը կամ կողմնակալությունը:

Նախքան կողմնակալության երկու տեսակները համեմատելը, նախ, ես կքննարկեմ դրանց անհատական ​​բնութագրերը: Էլեկտրոնիկայի մեջ մենք սահմանում ենք կողմնակալությունը կամ կողմնակալությունը որպես էլեկտրոնային սխեմայի տարբեր կետերում հոսանքների կամ լարումների մի շարք հաստատելու մեթոդ՝ էլեկտրոնային բաղադրիչի ներսում պատշաճ աշխատանքային պայմաններ ստեղծելու համար: Թեև սա պատասխանի պարզեցված տարբերակն է, այնուամենայնիվ, այն սկզբունքորեն ճիշտ է։ Ավելին, կողմնակալության հետ կապված է երկու տեսակի կողմնակալություն՝ առաջ կողմնակալություն և հակադարձ կողմնակալություն:

Ինչպես համոզված եմ, որ տեղյակ եք, դիոդը (PN հանգույցը) գործում է միակողմանի մայրուղու պես, քանի որ այն թույլ է տալիս հոսանքի հոսքը մի ուղղությամբ ավելի հեշտ, քան մյուսը: Ամփոփելով, դիոդը սովորաբար անցկացնում է հոսանք մեկ ուղղությամբ, և լարումը, որը նրանք կիրառում են, հետևում է նկարագրված առաջ կողմնորոշմանը: Այնուամենայնիվ, երբ լարումը շարժվում է հակառակ ուղղությամբ, մենք այս կողմնորոշումը անվանում ենք հակադարձ կողմնակալություն: Բացի այդ, երբ հակադարձ կողմնակալության դեպքում, ստանդարտ PN միացման դիոդը սովորաբար կխանգարի կամ արգելափակում է հոսանքի հոսքը, գրեթե ինչպես ստուգիչ փականի էլեկտրոնային տարբերակը:

Առաջ կողմնակալություն ընդդեմ հակադարձ կողմնակալության

Ստանդարտ դիոդում առաջադիմումը տեղի է ունենում, երբ դիոդի վրայով լարումը թույլ է տալիս հոսանքի բնական հոսքը, մինչդեռ հակադարձ շեղումը նշանակում է լարում դիոդի վրա հակառակ ուղղությամբ:

Այնուամենայնիվ, հակադարձ շեղման ժամանակ դիոդի վրա առկա լարումը հոսանքի զգալի հոսք չի առաջացնում: Ավելին, այս առանձնահատուկ հատկանիշը օգտակար է փոփոխական հոսանքը (AC) ուղղակի հոսանքի (DC) փոխելու համար:

Այս հատկանիշի մի շարք այլ կիրառումներ կան, ներառյալ էլեկտրոնային ազդանշանի կառավարումը:

Zener diode-ի տեղադրման մասին գիտելիքները կարող են ստեղծել կամ կոտրել դիզայնը:

 

Դիոդի շահագործում

Ավելի վաղ ես ներկայացրել էի ստանդարտ դիոդի շահագործման ավելի պարզեցված բացատրություն: Դիոդի մանրամասն գործընթացը կարող է որոշ դժվար լինել հասկանալը, քանի որ այն ներառում է քվանտային մեխանիկայի ըմբռնում: Դիոդային աշխատանքը վերաբերում է բացասական լիցքերի (էլեկտրոնների) և դրական լիցքերի (անցքերի) հոսքին: Տեխնոլոգիապես ասած, մենք վերաբերում ենք կիսահաղորդչային դիոդին որպես pn հանգույց: Pn հանգույցները նույնպես ֆոտոգալվանային բջիջների աշխատանքի էական մասն են կազմում:

Ընդհանուր առմամբ, դիոդի ճիշտ աշխատանքը պահանջում է մեկ այլ կարևոր տարր կամ գործընթաց, որը կոչվում է դոպինգ: Դուք կարող եք կիսահաղորդիչը օգտագործել նյութերով, որպեսզի հեշտացնեք հեշտությամբ տեղաշարժվող էլեկտրոնների ավելցուկը, որը մենք անվանում ենք n-տիպ կամ բացասական շրջան: Ավելին, հնարավոր է նաև կիսահաղորդիչով դոփել, որպեսզի ավելցուկային անցքեր նպաստեն այդ էլեկտրոնները նույնպես հեշտությամբ կլանելու համար, և մենք դա անվանում ենք p-տիպ կամ դրական շրջան: Ավելին, դիոդի դրական և բացասական շրջանները կոչվում են նաև նրա անոդ (P) և կաթոդ (N):

Ընդհանուր առմամբ, երկու նյութերի միջև եղած շեղումները և դրանց հետագա սիներգիան չափազանց կարճ հեռավորությունների վրա (< միլիմետր) են, որոնք հեշտացնում են դիոդի աշխատանքը: Այնուամենայնիվ, դիոդի ֆունկցիոնալությունը հնարավոր է միայն, իհարկե, երբ մենք միավորում ենք երկու տեսակի (P, N) նյութերը: Նաև այս երկու տեսակի նյութերի միաձուլումը ձևավորում է այն, ինչ մենք անվանում ենք pn հանգույց: Ավելին, այն տարածքը, որը գոյություն ունի երկու տարրերի միջև, կոչվում է սպառման շրջան:

Նկատի ունեցեք, որ պատշաճ ֆունկցիոնալության համար դիոդը պահանջում է նվազագույն շեմային լարում՝ սպառման շրջանը հաղթահարելու համար: Ավելին, դիոդների համար շատ դեպքերում նվազագույն շեմային լարումը մոտավորապես 0.7 վոլտ է: Բացի այդ, հակադարձ շեղման լարումը կարտադրի փոքր քանակությամբ հոսանք դիոդի միջոցով, և այն կոչվում է արտահոսքի հոսանք, բայց սովորաբար այն աննշան է: Ի վերջո, եթե դուք կիրառեք զգալի հակադարձ լարում, դա կհանգեցնի դիոդի համապարփակ էլեկտրոնային խզմանը, դրանով իսկ թույլ տալով, որ հոսանքը հակառակ ուղղությամբ հոսի դիոդի միջով:

Դիոդի ֆունկցիոնալությունը և շահագործումը շարունակվում են

Ընդհանուր առմամբ, երբ դիֆուզիոն հեշտացնում է էլեկտրոնների հետագա տեղաշարժը n-տիպի շրջանից, նրանք սկսում են լրացնել անցքերը p-տիպի շրջանի ներսում: Այս գործողության արդյունքում ձևավորվում են բացասական իոններ p-տիպի տարածքում, այդպիսով թողնելով դրական իոններ n-տիպի տարածաշրջանում: Ընդհանուր առմամբ, այս գործողության կառավարող վերահսկողությունը գտնվում է էլեկտրական դաշտի ուղղությամբ: Ինչպես կարող եք պատկերացնել, դա հանգեցնում է էլեկտրականության շահավետ վարքի՝ կախված, իհարկե, նրանից, թե ինչպես եք կիրառում լարումը, այսինքն՝ շեղումը:

Ավելին, ինչ վերաբերում է ստանդարտ pn միացման դիոդին, կան երեք կողմնակալության պայմաններ և երկու գործող շրջաններ: Շեղման պայմանների երեք հնարավոր տեսակները հետևյալն են.

• Առջևի կողմնակալություն. այս կողմնակալության պայմանը ներառում է դրական լարման ներուժի միացումը P-տիպի նյութին և բացասականը N-տիպի նյութին դիոդի միջով, այդպիսով նվազեցնելով դիոդի լայնությունը:

• Հակադարձ շեղում. Ի հակադրություն, այս շեղման պայմանը ներառում է բացասական լարման ներուժի միացում P-տիպի նյութին և դրականը N-տիպի նյութին դիոդի միջով, այդպիսով մեծացնելով դիոդի լայնությունը:

• Զրոյական կողմնակալություն. սա կողմնակալության վիճակ է, որի դեպքում դիոդի վրա արտաքին լարման ներուժ չկա:

Առաջ կողմնակալություն ընդդեմ հակադարձ կողմնակալության և դրանց տատանումների

Հակադարձ կողմնակալությունը ուժեղացնում է պոտենցիալ արգելքը և խոչընդոտում է լիցքակիրների հոսքը: Ի հակադրություն, առաջի կողմնակալությունը թուլացնում է պոտենցիալ պատնեշը, այդպիսով թույլ տալով, որ հոսանքն ավելի հեշտ հոսի հանգույցի միջով:

Առջևի կողմնակալության ժամանակ մենք միացնում ենք լարման սնուցման դրական տերմինալը անոդին, իսկ բացասական տերմինալը կաթոդին: Ի հակադրություն, հակառակ կողմնակալության ժամանակ մենք միացնում ենք լարման սնուցման դրական տերմինալը կաթոդին, իսկ բացասական տերմինալը՝ անոդին:

• Առջևի կողմնակալությունը նվազեցնում է էլեկտրական դաշտի պոտենցիալ պատնեշի ուժը ներուժի միջով, մինչդեռ հակադարձ կողմնորոշումն ուժեղացնում է պոտենցիալ պատնեշը:

• Առջևի շեղումն ունի անոդային լարում, որն ավելի մեծ է, քան կաթոդի լարումը: Ի հակադրություն, հակադարձ կողմնակալությունն ունի կաթոդի լարում, որն ավելի մեծ է, քան անոդի լարումը:

• Առջևի շեղումն ունի զգալի առաջընթաց հոսանք, մինչդեռ հակառակ կողմն ունի նվազագույն առաջընթաց հոսանք:

• Դիոդի քայքայման շերտը զգալիորեն ավելի բարակ է, երբ գտնվում է դեպի առաջ և շատ ավելի հաստ, երբ հակառակ կողմնակալություն է:

• Առջևի կողմնակալությունը նվազեցնում է դիոդի դիմադրությունը, իսկ հակառակ կողմը մեծացնում է դիոդի դիմադրությունը:

• Ընթացքը հոսում է առանց ջանքերի, երբ գտնվում է առաջ շեղման մեջ, սակայն հակադարձ կողմնակալությունը թույլ չի տալիս հոսանքի հոսքը դիոդով:

• Ընթացքի մակարդակը կախված է առաջնային լարումից, մինչդեռ հակառակ կողմնակալության դեպքում հոսանքի քանակը նվազագույն է կամ աննշան:

• Առջևի կողմնակալության դեպքում սարքը կգործի որպես հաղորդիչ և որպես մեկուսիչ, եթե հակառակ կողմնակալության մեջ է:

Ձեր շղթայի պլանավորումը՝ հիմնված կողմնակալության ներուժի վրա, խելացի վերլուծության նշան է:

 

Դիոդի` որպես երկու առանձին, բայց հավասարապես արդյունավետ սարքեր գործելու ունակությունը այն դարձնում է իսկապես հարմարվողական բաղադրիչ: Դիոդի ֆունկցիոնալության վրա կողմնակալության հետևանքները ապահովում են օպտիմալ հսկողություն այն մասին, թե դիոդը ինչ ֆունկցիա կկատարի ձեր շղթայի դիզայնում: Առաջ և հակառակ կողմնակալության օգտագործումը շղթայի նախագծողին տալիս է դիոդի ֆունկցիոնալության օպտիմալ վերահսկողություն:

Բարեբախտաբար, Cadence-ի նախագծման և վերլուծության գործիքների փաթեթի շնորհիվ, դուք վստահ կլինեք, որ ձեր դիզայներներն ու արտադրական թիմերը միասին կաշխատեն՝ ձեր բոլոր PCB նախագծերում առաջ և հակառակ կողմնակալության տեխնիկայի կիրառման ուղղությամբ: Allegro PCB Designer-ը դասավորության լուծումն է, որը դուք փնտրում էիք, և այն, անկասկած, կարող է նպաստել ձեր ընթացիկ և ապագա PCB նախագծերում առաջ կամ հակառակ կողմնակալության նախագծման ռազմավարությունների իրականացմանը: 

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ