Dioda pristrasnost je način na koji napon čini diodu ili nose struju ili ga blokiraju. Promenom veličine napona i pravca, dioda može da radi u napred provodljivosti, obrnuto blokiranje, ili kvar. Ovaj članak objašnjava osiromašenje region, napred koleno i eksponencijalnu struju, obrnuto curenje i kvar, i daje informacije o ovim aplikacijama kola.
Pregled pristrasnosti dioda
Diode pristrasnost opisuje kako izvor napona se primenjuje na diodu da podesite svoje radno stanje. Sa jednim polaritetom, dioda sprovodi struju (predrasuda). Sa suprotnim polaritetom, dioda blokira struju (obrnuta pristrasnost), a ostaje samo mala struja curenja. Pristrasnost definiše da li se dioda ponaša kao zatvorena putanja za struju ili kao otvorena staza.
Iscrpljivanje regiona i efekat pristrasnosti
Dioda se formira spajanjem P-tipa i N-tipa poluprovodničkih regiona. Na PN raskrsnici, elektroni i rupe se rekombinuju blizu granice, ostavljajući zonu sa vrlo malo mobilnih operatera. Ova zona je regija iscrpljivanja i stvara barijeru koja se odupire protoku struje. Glavne tačke:
• Osiromašeni region nema gotovo nikakvih besplatnih nosača
• Barijera u regionu iscrpljivanja kontroliše kako struja može da teče
• Širina regiona osiromašenja se menja sa predrasuda ili nazad
Napred pristrasnost u diode pristrasnosti i protok struje
U prednjoj pristrasnosti, dioda je povezana tako da je P-strana na većem naponu od N-strane. Ovo gura nosače punjenja prema PN raskrsnici i čini iscrpljivanje region tanji. Kada barijera postane dovoljno mala, struja može lako da teče kroz diodu. U ovom stanju, dioda sprovodi.
| Stanje | Opis |
|---|---|
| Spoljni napon | P-strana povezana sa pozitivnim, N-strana sa negativnim |
| Region iscrpljivanja | Širina je smanjena |
| Aktuelni | Teče lako i relativno je visok |
| Ponašanje diode | Provodno stanje (struja prolazi) |
Prag naprednog napona u diode pristrasnosti
Napred-pristrasna dioda sprovodi vrlo malo struje dok primenjeni napon ne dostigne prekretnicu, često naziva napred napon ili napon kolena. Ispod ovog opsega, struja ostaje mala. Pored toga, struja se ubrzano povećava sa malim promenama napona.
Uobičajene vrednosti napona napred:
• Silikonske diode: oko 0,7 V
• Germanijum diode: oko 0,3 V
• LED diode: oko 1,8–3,3 V
Napred-pristrasna dioda: Eksponencijalna struja region
Kada se dioda kreće izvan područja kolena, struja raste u eksponencijalnom obrascu. Mali porast naprednog napona može proizvesti mnogo veći porast napredne struje. U mnogim krugovima, napredni napon diode ostaje u uskom opsegu, dok struja varira.
| Parametar | Šta to znači |
|---|---|
| *VF* | Napredni napon se primenjuje preko diode u naprednoj pristrasnosti |
| *IF* | Struja koja teče kroz diodu u smeru napred |
| Eksponencijalna regija | Deo I–V krive (posle praga) gde struja naglo raste sa naponom |
Obrnuta pristrasnost: blokiranje stanja i struje curenja
U obrnutoj pristrasnosti, dioda je povezana u suprotnom smeru od njenog pravca provođenja. Regija iscrpljivanja se širi, a barijera spoja raste, tako da dioda blokira normalan protok struje. Mala obrnuta struja i dalje postoji zbog manjinskih nosača unutar diode. Ova struja se zove struja curenja ili obrnuta struja zasićenja.
Obrnute osobine pristrasnosti
• Region iscrpljivanja proširuje i blokira prelaz nosača
• Obrnuta struja ostaje veoma mala (zavisi od uređaja)
• Curenje se povećava kako temperatura spoja raste
KSNUMKS. Reverse Breakdown: Zener i Avalanche režimi
U obrnutoj pristrasnosti, dioda normalno blokira struju. Ako obrnuti napon postane prevelik, dioda dostiže napon probijanja. U ovom trenutku, dioda iznenada počinje da sprovodi veliku struju, iako je i dalje obrnuto pristrasna. Ovo stanje se zove kvar, i to je osnovni deo razumevanja diode pristrasnosti na visokim obrnutim naponima.
Vrste kvarova
• Zener slom (niski napon) – Javlja se pri nižim obrnutim naponima, uobičajenim u specijalno napravljenim Zener diodama.
• Lavinski slom (viši napon) – Javlja se pri višim obrnutim naponima kada nosioci naboja dobiju dovoljno energije da oslobode druge nosače.
Ispravljač kola (AC u DC konverzija)
U ispravljačkim krugovima, dioda sprovodi tokom poluciklusa kada je napred pristrasna i blokira tokom suprotnog poluciklusa kada je obrnuto pristrasna. Ova akcija stvara jednosmerni izlaz. Dodavanje filter kondenzator izglađuje izlazni napon smanjenjem talasanja. Gde se pojavljuje
• Adapteri za napajanje i osnovni DC izvori
• Most ispravljači u mrežnoj opremi
• Putevi zaštite od polariteta u niskonaponskim sistemima
LED rad (napred-pristrasna emisija svetlosti)
LED emituje svetlost kada je napred pristrasan i struja teče kroz njegov spoj. Napredni napon zavisi od LED materijala i boje. LED diode se pokreću sa elementom koji ograničava struju, kao što je otpornik ili drajver konstantne struje kako bi se sprečila prekomerna struja. Najbolje je proveriti sledeće:
• Veća LED struja povećava osvetljenost do granica uređaja
• Serijski otpornici postavljaju struju u jednostavnim kolima
• Vozači kontrolišu struju čvršće u sistemima osvetljenja
KSNUMKS. Detekcija signala i demodulacija
Dioda se može koristiti za prolazak jednog dela talasnog oblika signala. U detekciji AM koverte, napred pristrasan provodni put naplaćuje kondenzator na vrhovima signala, a kondenzator se prazni između vrhova kroz otpornik opterećenja, oporavljajući sadržaj poruke niže frekvencije. Srodne uloge kola:
• Detekcija vrha i stezanje
• Oblikovanje polutalasnog signala
• Jednostavne faze RF detekcije
Aplikacije za obrnutu pristrasnost
Obrnuta pristrasnost u fotodiodama
Fotodioda se drži u obrnutoj pristrasnosti, tako da je područje iscrpljivanja široko i spremno da odgovori na svetlost. To ga čini osetljivijim na male promene u svetlosti.
Obrnuta pristrasnost u Zener diodama
Zener dioda se koristi u obrnutoj pristrasnosti u blizini napona probijanja. U ovom stanju, održava napon gotovo stabilan i pomaže u regulisanju snabdevanja.
Obrnuta pristrasnost u TVS zaštitnim diodama
TVS (Transient Voltage Suppression) diode ostaju obrnuto pristrasne tokom normalnog rada. Kada se pojavi iznenadni naponski šiljak, oni se ponašaju unazad i pomažu u ograničavanju napona.
Obrnuta pristrasnost za izolaciju
Dioda sa obrnutom pristrasnošću blokira normalan protok struje. Ovo pomaže u izolaciji delova kola i zaustavlja neželjene trenutne puteve.
Zaključak
Diode pristrasnost povezuje PN spoj sa stvarnim ponašanjem kola. U napred pristrasnosti, osiromašenje region postaje tanak, napon kolena se postiže, a struja raste brzo, hranjenje ispravljača, LED dioda, i signala ili logičkih faza. U obrnutoj pristrasnosti, region se širi, struja ostaje mala do sloma, omogućavajući fotodiode, Zener kontrolu, TVS zaštitu i izolaciju.
Često postavljana pitanja [FAK]
Kako temperatura utiče na pristrasnost diode?
Viša temperatura smanjuje pad napona napred i povećava obrnutu struju curenja.
Šta je obrnuto vreme oporavka u diodi?
Obrnuto vreme oporavka je kašnjenje nakon prelaska sa napred na nazad pristrasnosti dok je dioda i dalje sprovodi zbog uskladištenog punjenja.
Kako diode ocene utiču na uslove pristrasnosti?
Napon i struja pristrasnosti moraju ostati ispod maksimalne struje i maksimalnog obrnutog napona diode kako bi se izbeglo oštećenje.
Šta je dinamički otpor u prednjoj diodi?
Dinamički otpor je odnos male promene naprednog napona na malu promenu napredne struje u datoj radnoj tački.
Šta se dešava ako je dioda prenaglašena u pristrasnosti?
Previše napredne struje ili obrnutog napona pregreva raskrsnicu, povećava curenje i može izazvati trajni kvar.
