التحيز إلى الأمام مقابل التحيز العكسي وتأثيراتها على وظائف الصمام الثنائي

 

منذ اليوم الذي فاجأتني والدتي بأول كمبيوتر منزلي لعيد الميلاد ، حسنًا ، دعنا نقول منذ وقت طويل ، لقد أثارت اهتمامي التكنولوجيا. على أي حال ، في ذلك الوقت ، كنت موضع حسد من كل زميل مهووس ، ومهندس ، ومعلم في مدرستي. كنت هناك مع 64 رائعًا ، انتظرها ، كيلو بايت من قوة المعالجة الأولية.

الآن ، تقدم سريعًا إلى يومنا هذا ، ويستخدم جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بي 100,000 ضعف هذا المقدار في ذاكرة الوصول العشوائي وحدها. لذلك ، من الآمن أن نقول إن تكنولوجيا الكمبيوتر قد تطورت. ومع ذلك ، هناك شيء واحد لم يحدث وهو القدرة التنافسية لمصنعي أجهزة الكمبيوتر.

هناك أوقات يكون فيها اختيار جهاز أو طريقة ما يتعلق بالحاجة أو الوظيفة. علاوة على ذلك ، فإن الحاجة إلى وظيفة معينة هي القوة الدافعة السائدة عند اختيار جهاز أو عملية في مجال الإلكترونيات.

ما هو انحياز الصمام الثنائي أو انحيازه؟

قبل أن نقارن نوعي التحيز ، أولاً ، سأناقش خصائصهما الفردية. في الإلكترونيات ، نحدد التحيز أو التحيز كطريقة لإنشاء مجموعة من التيارات أو الفولتية في نقاط مختلفة من الدائرة الإلكترونية لتأسيس ظروف تشغيل مناسبة داخل مكون إلكتروني. على الرغم من أن هذه نسخة مبسطة من الإجابة ، إلا أنها لا تزال صحيحة بشكل أساسي. علاوة على ذلك ، مع التحيز ، يكمن نوعان من التحيز ، التحيز الأمامي والتحيز العكسي.

كما أنا متأكد من أنك تدرك ، يعمل الصمام الثنائي (تقاطع PN) مثل طريق سريع أحادي الاتجاه لأنه يسمح بتدفق التيار بسهولة في اتجاه واحد أكثر من الآخر. باختصار ، يقوم الصمام الثنائي عادةً بتوصيل التيار في اتجاه واحد ، والجهد الذي يطبقونه يتبع اتجاهًا متحيزًا للأمام موصوفًا. ومع ذلك ، عندما يتحرك الجهد في الاتجاه العكسي ، فإننا نشير إلى هذا الاتجاه على أنه انحياز عكسي. أيضًا ، عندما يكون هناك انحياز عكسي ، فإن الصمام الثنائي القياسي للوصل PN عادةً ما يمنع أو يمنع تدفق التيار ، تقريبًا مثل النسخة الإلكترونية من صمام الفحص.

التحيز إلى الأمام مقابل التحيز العكسي

في الصمام الثنائي القياسي ، يحدث التحيز إلى الأمام عندما يسمح الجهد عبر الصمام الثنائي بالتدفق الطبيعي للتيار ، بينما يشير التحيز العكسي إلى الجهد عبر الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس.

ومع ذلك ، فإن الجهد الموجود عبر الصمام الثنائي أثناء التحيز العكسي لا ينتج أي تدفق كبير للتيار. علاوة على ذلك ، فإن هذه الخاصية الخاصة مفيدة لتغيير التيار المتردد (AC) إلى تيار مباشر (DC).

هناك مجموعة متنوعة من الاستخدامات الأخرى لهذه الخاصية ، بما في ذلك التحكم في الإشارات الإلكترونية.

يمكن أن تؤدي معرفة وضع زينر ديود إلى تصميم أو كسره.

 

تشغيل الصمام الثنائي

في وقت سابق ، قدمت شرحًا أكثر بساطة لعملية الصمام الثنائي القياسي. يمكن أن تكون العملية التفصيلية للديود صعبة إلى حد ما في الفهم لأنها تتضمن فهمًا لميكانيكا الكم. تتعلق عملية الصمام الثنائي بتدفق الشحنات السالبة (الإلكترونات) والشحنات الموجبة (الثقوب). من الناحية التكنولوجية ، نشير إلى الصمام الثنائي أشباه الموصلات باعتباره تقاطع pn. تعد تقاطعات Pn جزءًا أساسيًا من عملية الخلية الكهروضوئية أيضًا.

بشكل عام ، يتطلب التشغيل الصحيح للديود عنصرًا أساسيًا آخر أو عملية تسمى المنشطات. يمكنك مخدر أشباه الموصلات بالمواد لتسهيل وجود فائض من الإلكترونات المزاحة بسهولة ، والتي نشير إليها على أنها من النوع n أو المنطقة السلبية. علاوة على ذلك ، من الممكن أيضًا تخدير أشباه الموصلات لتعزيز وجود فائض من الثقوب لامتصاص تلك الإلكترونات بسهولة أيضًا ، ونشير إلى هذا على أنه النوع p أو المنطقة الموجبة. علاوة على ذلك ، تسمى المناطق الإيجابية والسلبية للديود أيضًا بالقطب الموجب (P) والكاثود (N).

بشكل عام ، فإن الفروق بين المادتين والتآزر اللاحق بينهما على مسافات قصيرة للغاية (<ملليمتر) هي التي تسهل تشغيل الصمام الثنائي. ومع ذلك ، فإن وظيفة الصمام الثنائي ممكنة فقط ، بالطبع ، عندما ندمج نوعي المواد (P ، N). كما أن دمج هذين النوعين من المواد يشكل ما نسميه تقاطع pn. علاوة على ذلك ، تسمى المنطقة الموجودة بين العنصرين منطقة النضوب.

ملاحظة: ضع في اعتبارك أنه من أجل الوظائف المناسبة ، يتطلب الصمام الثنائي حدًا أدنى من الجهد للتغلب على منطقة النضوب. علاوة على ذلك ، فإن الحد الأدنى لعتبة الجهد في معظم الحالات للثنائيات هو حوالي 0.7 فولت. أيضًا ، سينتج جهد التحيز العكسي كمية صغيرة من التيار عبر الصمام الثنائي ، ويسمى تيار التسرب ، ولكنه عادةً لا يكاد يذكر. أخيرًا ، إذا قمت بتطبيق جهد عكسي كبير ، فسوف يتسبب ذلك في انهيار إلكتروني شامل للديود ، مما يسمح للتيار بالتدفق في الاتجاه المعاكس من خلال الصمام الثنائي.

استمرت وظائف وتشغيل الصمام الثنائي

بشكل عام ، عندما يسهل الانتشار الحركة اللاحقة للإلكترونات من منطقة النوع n ، فإنها تبدأ في ملء الثقوب داخل منطقة النوع p. تشكل نتيجة هذا الإجراء أيونات سالبة داخل المنطقة من النوع p ، وبالتالي تترك وراءها أيونات موجبة في المنطقة من النوع n. بشكل عام ، يكمن التحكم المسيطر لهذا الإجراء في اتجاه المجال الكهربائي. كما قد تتخيل ، ينتج عن هذا سلوك كهربائي مفيد اعتمادًا ، بالطبع ، على كيفية تطبيق الجهد ، أي التحيز.

علاوة على ذلك ، فيما يتعلق بديود تقاطع pn القياسي ، هناك ثلاثة شروط انحياز ومنطقتان للتشغيل. الأنواع الثلاثة المحتملة لشروط التحيز هي كما يلي:

• التحيز إلى الأمام: تتضمن حالة التحيز هذه توصيل جهد جهد موجب بمادة من النوع P وسلبي إلى مادة من النوع N عبر الصمام الثنائي ، وبالتالي تقليل عرض الصمام الثنائي.

• التحيز العكسي: على النقيض من ذلك ، تتضمن حالة التحيز هذه اتصال جهد سلبي محتمل بمادة من النوع P وإيجابي لمادة من النوع N عبر الصمام الثنائي ، وبالتالي زيادة عرض الصمام الثنائي.

• انحياز صفري: هذه حالة انحياز حيث لا يوجد جهد خارجي مطبق على الصمام الثنائي.

الانحياز إلى الأمام مقابل التحيز العكسي وتبايناتهما

يعزز التحيز العكسي الحاجز المحتمل ويعيق تدفق ناقلات الشحنة. في المقابل ، يضعف التحيز الأمامي الحاجز المحتمل ، مما يسمح للتيار بالتدفق بسهولة أكبر عبر التقاطع.

أثناء التحيز الأمامي ، نقوم بتوصيل الطرف الموجب لإمداد الجهد بالقطب الموجب والطرف السالب بالكاثود. في المقابل ، بينما في التحيز العكسي ، نقوم بتوصيل الطرف الموجب لإمداد الجهد بالكاثود ، والطرف السالب بالقطب الموجب.

• يقلل التحيز الأمامي من قوة الحاجز المحتمل للمجال الكهربائي عبر الإمكانات ، في حين أن التحيز العكسي يقوي الحاجز المحتمل.

• يحتوي التحيز الأمامي على جهد أنود أكبر من جهد الكاثود. في المقابل ، يحتوي التحيز العكسي على جهد كاثود أكبر من جهد الأنود.

• يحتوي التحيز الأمامي على تيار أمامي كبير ، بينما يحتوي التحيز العكسي على تيار أمامي ضئيل.

• تكون طبقة النضوب الخاصة بالديود أرق إلى حد كبير أثناء التحيز للأمام وأكثر سمكًا عند التحيز العكسي.

• يقلل التحيز الأمامي من مقاومة الصمام الثنائي ، ويزيد التحيز العكسي من مقاومة الصمام الثنائي.

• يتدفق التيار دون جهد أثناء التحيز للأمام ، لكن التحيز العكسي لا يسمح للتيار بالتدفق عبر الصمام الثنائي.

• يعتمد مستوى التيار على الجهد الأمامي بينما يكون في انحياز للأمام ، ومع ذلك ، فإن مقدار التيار ضئيل أو مهمل في التحيز العكسي.

• في التحيز الأمامي ، سيعمل الجهاز كموصل وكعازل إذا كان في انحياز عكسي.

يعد تخطيط دائرتك بناءً على إمكانات التحيز علامة على التحليل الذكي.

 

إن قدرة الصمام الثنائي على العمل كجهازين منفصلين ولكن بنفس الفعالية تجعله مكونًا متكيفًا حقًا. توفر تأثيرات التحيز على وظائف الصمام الثنائي تحكمًا مثاليًا في الوظيفة التي سيلعبها الصمام الثنائي في تصميم دائرتك. يمنح استخدام الانحياز الأمامي والخلفي لمصمم الدائرة تحكمًا مثاليًا في وظائف الصمام الثنائي.

لحسن الحظ ، مع مجموعة أدوات التصميم والتحليل من Cadence ، ستكون على يقين من أن المصممين وفرق الإنتاج لديك يعملون معًا لتنفيذ استخدام تقنيات التحيز الأمامي والعكس في جميع تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور. Allegro PCB Designer هو حل التخطيط الذي كنت تبحث عنه ، ويمكنه بلا شك تسهيل تنفيذ استراتيجيات التصميم المنحاز للأمام أو العكسي في تصميمات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الحالية والمستقبلية. 

اترك رسالة 

قائمة الرسالة