PN结反向偏置与正向偏置及其功能特性

关键的外卖

• 了解偏置对二极管的影响。

• 加深对PN结反向偏置和正向偏置的理解。

• 了解PN结二极管的正向和反向偏置的类型和特性。

反向偏置的PN结二极管在功能上充当绝缘体。

偏压，在电子学领域中，主要指二极管时，表示向特定方向流动的方向或能力。同样在电子领域，我们将偏置或偏置定义为在电子电路上的不同点建立一组电流或电压的方法，以在电子元件内建立准确的操作条件。偏置也为电路设计者提供最优控制关于二极管的功能。

偏置类型

在典型的二极管中，正向偏置发生在二极管上的电压允许电流自然流动时，而反向偏置表示二极管上的电压相反方向。

然而，在反向偏置期间，二极管上存在的电压不会产生任何显著的电流流。这种独特的特性有利于将交流电转换为直流电。

这一特性还有各种其他用途，包括电子信号控制。对于本文的考虑，我们将重点关注PN结二极管以及它的偏颇方面。然而，典型的PN结二极管有三种偏置条件和两个工作区域，它们如下:

• 正向偏置:在这里，电压电位连接如下:-Ve(负)到n型材料，+Ve(正)到p型材料，穿过二极管。其影响是PN结二极管的宽度减小。

• 反向偏置:在这种偏置条件下，电压电位连接如下:+Ve(正)到n型材料，-Ve(负)到p型材料，穿过二极管。这样做的结果是增加PN结二极管的宽度。

• 零偏置:在这种偏置状态下，PN结二极管没有施加外部电压电位。

PN结反向偏压

你可能知道，电路中二极管(PN结)的偏置使得电流在一个方向上比在另一个方向上更容易流动。正向偏置表示在二极管上施加电压，使电流容易流动，而反向偏置意味着在二极管上施加相反方向的电压。

换句话说，当我们在二极管上施加电压时，二极管的n型(一半)连接到电压源的正极，p型(一半)连接到负极，来自外部电路的电子将产生更多的负离子。

这些负离子位于p型区并填充空穴，从而在n型区产生更多的正离子。这使电子向电压源的正极移动。因此，p型区和n型区以及耗尽区之间的电压都会增加。此外，在结的任何一边的总电荷将增加的幅度，直到电压横跨二极管等于并反对施加电压。当然，它们相互抵消，从而停止电路内的电流流动。

PN结二极管特性

以下是PN结区(结二极管)的重要特性:

• 半导体由两种类型的移动电荷载体组成:电子和空穴。

• 掺杂可以发生在利用像锑这样的供体杂质的半导体中，这被称为n型掺杂。此外，这种掺杂过程包含以电子为主的移动电荷。

• 电子带负电荷，空穴带正电荷。

• 掺杂也可以发生在利用受体杂质如硼的半导体中，这被称为p型掺杂。此外，这种掺杂过程包含主要为空穴的移动电荷。

• 结区不具有载流子，这一区域也称为耗尽区。

• 耗尽(结)区的物理厚度将随电压的施加而变化。

正向偏置与反向偏置

下面是一个列表，可以帮助你进一步突出这两者之间的区别:

• 正向偏压减少了势垒，从而允许电流毫不费力地流过结。相反，反向偏置强化了势垒，阻碍了载流子的流动。

• 使用正向偏置，我们将电压电源的正(+)端连接到阳极，负(-)端连接到阴极。相反，对于反向偏置，我们将电压电源的正(+)端连接到阴极，负(-)端连接到阳极。

• 反向偏压加强了势垒，而正向偏压减弱了电场在电势上的势垒。

• 反向偏置的阳极电压小于阴极电压。相反，正向偏压的阳极电压大于阴极电压。

• 反向偏置具有边际正向电流，而正向偏置具有显著正向电流。

• 二极管的耗尽层在反向偏置时要厚得多，而在正向偏置时要薄得多。

• 反向偏置增加二极管的电阻，正向偏置减少二极管的电阻。

• 反向偏置不允许电流流动，而正向偏置则可以毫不费力地流过二极管。

• 电流可忽略或极小反向偏压;但是，在正向偏倚，电流水平取决于正向电压。

• 在反向偏压下，器件在正偏压下充当绝缘体和导体。

在电子学领域，二极管是用途比较广泛的元件之一。它作为两个独立但同样有效的组成部分发挥作用的能力使其具有关键的适应性。此外，偏置对二极管功能的影响为二极管在电路设计中发挥的功能提供了最佳控制。这种多功能性为设计师提供了无与伦比的能力控制电路的整体功能设计。

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