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순방향 바이어스 대 역방향 바이어스 및 다이오드 기능에 미치는 영향

Date:2022/1/6 16:04:27 Hits:

 

어머니가 크리스마스에 처음으로 집에 있는 컴퓨터로 저를 놀라게 하신 이후로 저는 오래 전에 이 기술에 흥미를 느꼈습니다. 어쨌든 그 당시 나는 학교의 모든 동료 괴짜, 괴짜, 선생님의 부러움을 샀습니다. 거기에서 나는 인상적인 64와 함께 있었고, 그것을 기다리십시오, 원시 처리 능력의 킬로바이트.

이제 현재로 돌아가서 제 노트북은 RAM에서만 그 양의 100,000배를 사용합니다. 따라서 컴퓨터 기술이 발전했다고 해도 과언이 아닙니다. 그러나 한 가지 없는 것이 있는데 그것은 바로 컴퓨터 제조업체의 경쟁력입니다.

하나의 장치나 방법을 선택하는 것이 필요나 기능에 관한 것일 때가 있습니다. 또한 특정 기능에 대한 요구는 전자 분야에서 장치 또는 프로세스를 선택할 때 지배적인 원동력입니다.

다이오드 바이어스 또는 바이어스 란 무엇입니까?

두 가지 유형의 편향을 비교하기 전에 먼저 각각의 특성에 대해 논의하겠습니다. 전자 제품에서 우리는 전자 부품 내에서 적절한 작동 조건을 설정하기 위해 전자 회로의 여러 지점에서 일련의 전류 또는 전압을 설정하는 방법으로 바이어스 또는 바이어스를 정의합니다. 이것은 답변의 단순화된 버전이지만 여전히 근본적으로 정확합니다. 또한 바이어싱에는 순방향 바이어스와 역방향 바이어스의 두 가지 유형의 바이어스가 있습니다.

아시다시피 다이오드(PN 접합)는 전류가 한 방향으로 더 쉽게 흐르도록 하기 때문에 일방통행 고속도로와 매우 흡사합니다. 요약하면 다이오드는 일반적으로 전류를 한 방향으로 전도하고 다이오드가 적용하는 전압은 설명된 순방향 바이어스 방향을 따릅니다. 그러나 전압이 역방향으로 움직일 때 이 방향을 역방향 바이어스라고 합니다. 또한 역 바이어스 상태일 때 표준 PN 접합 다이오드는 일반적으로 체크 밸브의 전자 버전과 같이 전류 흐름을 억제하거나 차단합니다.

순방향 바이어스 대 역방향 바이어스

표준 다이오드에서 순방향 바이어스는 다이오드 양단의 전압이 자연적인 전류 흐름을 허용할 때 발생하는 반면 역방향 바이어스는 반대 방향의 다이오드 양단 전압을 나타냅니다.

그러나 역 바이어싱 동안 다이오드 양단에 존재하는 전압은 상당한 전류 흐름을 생성하지 않습니다. 또한 이 특정 특성은 교류(AC)를 직류(DC)로 변경하는 데 유용합니다.

전자 신호 제어를 포함하여 이 특성에 대한 다양한 다른 용도가 있습니다.

제너 다이오드 전압 다이오드

제너 다이오드 배치 지식은 설계를 만들거나 깨뜨릴 수 있습니다.

 

다이오드의 작동

이전에 표준 다이오드 작동에 대해 보다 단순화된 설명을 제공했습니다. 다이오드의 자세한 과정은 양자역학에 대한 이해가 필요하기 때문에 이해하기 다소 어려울 수 있습니다. 다이오드 작동은 음전하(전자)와 양전하(정공)의 흐름과 관련이 있습니다. 기술적으로 말하면 반도체 다이오드를 pn 접합이라고 합니다. Pn 접합은 광전지 작동의 필수 부분이기도 합니다.

일반적으로 다이오드가 제대로 작동하려면 도핑이라는 또 다른 필수 요소 또는 프로세스가 필요합니다. n형 또는 음의 영역이라고 하는 쉽게 변위되는 과도한 전자를 용이하게 하는 재료로 반도체를 도핑할 수 있습니다. 또한 반도체를 도핑하여 과도한 정공을 촉진하여 이러한 전자를 쉽게 흡수할 수 있으며 이를 p형 또는 양의 영역이라고 합니다. 또한 다이오드의 양극 및 음극 영역은 양극(P) 및 음극(N)이라고도 합니다.

전반적으로 다이오드 작동을 용이하게 하는 것은 두 재료 사이의 차이와 극도로 짧은 거리(밀리미터 미만)에 대한 후속 시너지 효과입니다. 그러나 다이오드 기능은 물론 두 가지 유형(P, N)의 재료를 병합할 때만 가능합니다. 또한, 이 두 가지 유형의 재료가 합쳐지면 pn 접합이라고 하는 것이 형성됩니다. 또한 두 요소 사이에 존재하는 영역을 공핍 영역이라고 합니다.

참고: 적절한 기능을 위해 다이오드는 공핍 영역을 극복하기 위해 최소 임계 전압이 필요합니다. 또한 대부분의 경우 다이오드의 최소 임계 전압은 약 0.7V입니다. 또한 역 바이어스 전압은 다이오드를 통해 소량의 전류를 생성하며 이를 누설 전류라고 하지만 일반적으로 무시할 수 있습니다. 마지막으로 상당한 역 전압을 가하면 다이오드의 포괄적인 전자 고장이 발생하여 전류가 다이오드를 통해 반대 방향으로 흐를 수 있습니다.

다이오드 기능 및 작동 계속

일반적으로 확산이 n형 영역에서 전자의 후속 이동을 촉진할 때 전자는 p형 영역 내의 정공을 채우기 시작합니다. 이 작용의 결과는 p형 영역 내에 음이온을 형성하고, 따라서 n형 영역에 양이온을 남깁니다. 전반적으로 이 동작의 통제 제어는 전기장의 방향에 있습니다. 당신이 상상할 수 있듯이 이것은 물론 전압을 적용하는 방법, 즉 바이어스에 따라 유익한 전기적 동작을 초래합니다.

또한 표준 pn 접합 다이오드와 관련하여 세 가지 바이어스 조건과 두 가지 작동 영역이 있습니다. 바이어싱 조건의 세 가지 가능한 유형은 다음과 같습니다.

  • 순방향 바이어스: 이 바이어스 조건은 다이오드를 가로질러 P형 재료에 양의 전압 전위를 연결하고 N형 재료에 음의 전위를 연결하여 다이오드의 폭을 줄입니다.

  • 역방향 바이어스: 대조적으로 이 바이어스 조건은 음의 전압 전위를 P형 재료에 연결하고 양의 전압을 다이오드의 N형 재료에 연결하여 다이오드의 폭을 증가시킵니다.

  • 제로 바이어스: 다이오드에 외부 전압 전위가 인가되지 않는 바이어스 조건입니다.

순방향 바이어스와 역방향 바이어스 및 그 차이

역방향 바이어스는 전위 장벽을 강화하고 전하 캐리어의 흐름을 방해합니다. 반대로 순방향 바이어스는 전위 장벽을 약화시켜 전류가 접합을 통해 더 쉽게 흐를 수 있게 합니다.

순방향 바이어스 동안 전압 공급 장치의 양극 단자를 양극에 연결하고 음극 단자를 음극에 연결합니다. 반대로 역방향 바이어스에서는 전압 공급 장치의 양극 단자를 음극에 연결하고 음극 단자를 양극에 연결합니다.

  • 순방향 바이어스는 전위를 가로지르는 전기장의 전위 장벽 강도를 감소시키는 반면 역방향 바이어스는 전위 장벽을 강화합니다.

  • 순방향 바이어스에는 음극 전압보다 큰 양극 전압이 있습니다. 반대로 역방향 바이어스는 양극 전압보다 큰 음극 전압을 갖습니다.

  • 순방향 바이어스에는 상당한 순방향 전류가 있는 반면 역방향 바이어스에는 최소 순방향 전류가 있습니다.

  • 다이오드의 공핍층은 순방향 바이어스에서는 상당히 얇고 역방향 바이어스에서는 훨씬 두껍습니다.

  • 순방향 바이어스는 다이오드의 저항을 감소시키고 역방향 바이어스는 다이오드의 저항을 증가시킵니다.

  • 순방향 바이어스에서는 전류가 쉽게 흐르지만 역방향 바이어스에서는 다이오드를 통해 전류가 흐르지 않습니다.

  • 전류의 레벨은 순방향 바이어스에서 순방향 전압에 따라 달라지지만 역방향 바이어스에서 전류의 양은 최소이거나 무시할 수 있습니다.

  • 순방향 바이어스에서 장치는 도체로 기능하고 역방향 바이어스에서는 절연체로 기능합니다.

다이오드 PCB의 회로도 레이아웃

바이어스 전위를 기반으로 회로를 계획하는 것은 스마트 분석의 특징입니다.

 

다이오드가 두 개의 분리된 장치로 작동할 수 있지만 효과는 동일하므로 진정한 적응형 구성 요소가 됩니다. 다이오드의 기능에 대한 바이어싱의 영향은 회로 설계에서 다이오드가 수행할 기능에 대한 최적의 제어를 제공합니다. 순방향 및 역방향 바이어스를 사용하면 회로 설계자가 다이오드의 기능을 최적으로 제어할 수 있습니다.

고맙게도 Cadence의 설계 및 분석 도구 제품군을 사용하면 설계자와 생산 팀이 모든 PCB 설계에서 순방향 및 역방향 바이어스 기술을 사용하도록 함께 작업할 수 있습니다. Allegro PCB Designer는 여러분이 찾던 레이아웃 솔루션이며 의심할 여지 없이 현재 및 미래의 PCB 설계에 순방향 또는 역방향 바이어스 설계 전략을 쉽게 구현할 수 있습니다. 

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