Τι είναι το Forward Bias;

Η δίοδος είναι ένα μικρό ηλεκτρονικό στοιχείο που αφήνει το ρεύμα που διέρχεται από το εξάρτημα να ρέει μόνο προς τη μία κατεύθυνση αλλά όχι προς την άλλη. Η πόλωση πραγματοποιείται σε μια δίοδο για τη ρύθμιση της κατεύθυνσης του ρεύματος στη δίοδο. Η πόλωση μιας διόδου γίνεται με δύο διαφορετικούς τρόπους.

Είναι μεροληψία προς τα εμπρός και αντίστροφη μεροληψία. Κατά τη δημιουργία μιας πόλωσης στη δίοδο, η διαδρομή του ρεύματος αλλάζει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Θα μάθουμε τι είναι η προκατάληψη προς τα εμπρός, τα χαρακτηριστικά της και τη σημασία της προκατάληψης προς τα εμπρός.

Πόλωση μιας σύνδεσης P-N της διόδου

Πόλωση είναι η διαδικασία μετατόπισης του ρεύματος σε μία μόνο κατεύθυνση, έτσι ώστε η ροή του ρεύματος να αντιστέκεται ή να παρεμποδίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

• Η πόλωση εμφανίζεται σε μια σύνδεση P-N σε ημιαγωγούς όπως οι δίοδοι.
• Υπάρχουν δύο τύποι ημιαγωγών στη διασταύρωση P-N—ο τύπος p και ο τύπος n στον ίδιο κρύσταλλο.
• Ο τύπος p είναι η πλευρά της ανόδου που περιέχει οπές σε μέγιστο αριθμό.
• Τα θετικά σωματίδια, οι τρύπες, μετακινούνται από το p στο n αλλά όχι από το n στο p.
• Ο τύπος n είναι η κάθοδος που έχει ηλεκτρόνια σε μέγιστο αριθμό.
• Τα αρνητικά ηλεκτρόνια μεταφέρονται από το n στο p, αλλά δεν είναι από το p στο n.
• Η προκατάληψη προς τα εμπρός κάνει τη ροή του ρεύματος εύκολη και σε μέγιστο επίπεδο.
• Η αντίστροφη προκατάληψη κάνει τη ροή του ρεύματος πιο αργή.

Τι είναι η προκατάληψη προς τα εμπρός;

Η μπροστινή πόλωση σε μια δίοδο σύνδεσης P-N επιτρέπει τη συνεχή ροή του ρεύματος σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση χωρίς καμία διαταραχή ή παρεμβολή.

• Η μπροστινή πόλωση σημαίνει ότι το ρεύμα ρέει προς τα εμπρός λόγω της τάσης που εφαρμόζεται στην προς τα εμπρός κατεύθυνση.
• Στην μπροστινή πόλωση, ο τύπος p (άνοδος) του ημιαγωγού συνδέεται στο θετικό άκρο και ο τύπος n (κάθοδος) συνδέεται στο αρνητικό άκρο της μπαταρίας .
• Επομένως, η τάση στην άνοδο είναι υψηλότερη από την τάση στην πλευρά της καθόδου.
• Επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει από την p-type(άνοδος) στην n-type(κάθοδο), θεωρώντας την ως την προς τα εμπρός κατεύθυνση.

Τι συμβαίνει όταν μια δίοδος έχει πόλωση προς τα εμπρός;

Η μπροστινή πόλωση επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει προς την εμπρός κατεύθυνση σε μια δίοδο.

• Για να ρέει το ρεύμα προς τα εμπρός, ο τύπος p συνδέεται στο θετικό άκρο που έχει υψηλότερη τάση και ο τύπος n στο αρνητικό άκρο έχει χαμηλότερη τάση .
• Κατά τη σύνδεση του θετικού άκρου με τον τύπο p, οι οπές θετικής ακαθαρσίας που υπάρχουν εκεί ωθούνται προς τη διασταύρωση λόγω απώθησης των ίδιων θετικών φορτίων.
• Κατά τη σύνδεση του θετικού άκρου με τον τύπο p, οι οπές θετικής ακαθαρσίας που υπάρχουν ωθούνται προς τη διασταύρωση λόγω της απώθησης των θετικών φορτίων.
• Μόλις όλες αυτές οι οπές και τα ηλεκτρόνια ξεπλυθούν προς τη διασταύρωση, σχηματίζουν μια περιοχή εξάντλησης όπου τα ηλεκτρόνια και οι οπές βρίσκονται σε μάζα.
• Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, η περιοχή εξάντλησης εξαφανίζεται όταν η τάση είναι αρκετά υψηλή.
• Τα ηλεκτρόνια και οι οπές που ξεπέρασαν την περιοχή εξάντλησης στη διασταύρωση P-N επιτρέπουν στα ελεύθερα ηλεκτρόνια στο ρεύμα να διέρχονται ελεύθερα μέσω του ημιαγωγού.

Τι συμβαίνει όταν μια δίοδος έχει αντίστροφη πόλωση;

• Σε αντίστροφη πόλωση, η άνοδος τύπου p συνδέεται στον αρνητικό ακροδέκτη και η κάθοδος τύπου n συνδέεται με το θετικό τερματικό.
• Έτσι, όταν η δίοδος βρίσκεται σε αντίστροφη πόλωση, τα ηλεκτρόνια και οι οπές απομακρύνονται από τη διασταύρωση, διευρύνοντας την περιοχή εξάντλησης.
• Κάτω από υψηλή τάση, οι περιοχές εξάντλησης εξαφανίζονται λόγω της κατάρρευσης Zener ή του φαινομένου της χιονοστιβάδας.

• Το ρεύμα σε μια δίοδο αντίστροφης πόλωσης αντιστρέφει την κατεύθυνση.
• Σε μια δίοδο αντίστροφης πόλωσης, η τάση στην κάθοδο είναι συγκριτικά υψηλότερη και δημιουργεί το φράγμα δυναμικού.
• Η περιοχή εξάντλησης είναι παχύτερη και το κύκλωμα έχει υψηλή αντίσταση.
• Ένα υλικό με αντίστροφη πόλωση θα είναι το ίδιο με ένα μονωτικό.

Σημασία και χαρακτηριστικά της προκατάληψης

Η σημασία και τα χαρακτηριστικά της προκατάληψης προς τα εμπρός δίνονται παρακάτω.

• Η μπροστινή πόλωση επιτρέπει στο ρεύμα να ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση, δηλαδή την προς τα εμπρός κατεύθυνση, από το θετικό τερματικό προς το αρνητικό.
• Η τάση είναι υψηλότερη στην άνοδο από την τάση της καθόδου.
• Μειώνει την δυνητική αντοχή φραγμού στο κύκλωμα.
• Η προκατάληψη προς τα εμπρός έχει πολύ λεπτό στρώμα εξάντλησης σε σύγκριση με την αντίστροφη προκατάληψη.
• Ελαχιστοποιεί την αντίσταση του κυκλώματος, αυξάνοντας τη ροή ρεύματος.
• Είναι χρήσιμο για τη μετατροπή AC (εναλλασσόμενο ρεύμα) σε DC (συνεχές ρεύμα).
• Το κύκλωμα γίνεται αποτελεσματικός αγωγός όταν πολώνεται προς τα εμπρός.

Συμπέρασμα

Τώρα μάθαμε τι είναι η προκατάληψη προς τα εμπρός, ο ορισμός και τα χαρακτηριστικά της. Στην μπροστινή πόλωση, η δίοδος κάνει το ρεύμα να ρέει προς την εμπρός κατεύθυνση. Το ρεύμα ρέει από τον τύπο p στον τύπο n λόγω της πόλωσης προς τα εμπρός σε μια δίοδο σύνδεσης P-N. Η προκατάληψη προς τα εμπρός είναι ζωτικής σημασίας όπου η ροή ρεύματος πρέπει να είναι συνεπής και αβίαστη. Η αντίσταση ενός υλικού με πόλωση προς τα εμπρός είναι πολύ χαμηλή. Αυτά τα χαρακτηριστικά κάνουν ένα υλικό με πόλωση προς τα εμπρός έναν τέλειο αγωγό λόγω της εύκολης ροής ηλεκτρονίων και οπών στο υλικό της διόδου.