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技術(shù)專題
PN結(jié)反向偏置與正向偏置及其功能特性
在電子學(xué)領(lǐng)域，主要是指二極管時(shí)，偏置表示在特定方向上流動(dòng)的方向或能力。同樣在電子學(xué)領(lǐng)域，我們將偏置或偏置定義為一種方法，用于在電子電路的各個(gè)點(diǎn)上建立一組電流或電壓，從而在一個(gè)或多個(gè)電子組件內(nèi)建立準(zhǔn)確的工作條件。偏置還為電路設(shè)計(jì)人員提供了對二極管功能的最佳控制。
在典型的二極管中，當(dāng)二極管兩端的電壓允許電流自然流過時(shí)會(huì)發(fā)生正向偏置，而反向偏置表示二極管兩端的電壓方向相反。
但是，反向偏置期間二極管兩端的電壓不會(huì)產(chǎn)生任何明顯的電流。這種獨(dú)特的特性有助于將AC（交流電）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）。
該特性還有其他多種用途，包括電子信號(hào)控制。出于本文的考慮，我們將重點(diǎn)介紹PN結(jié)二極管及其偏置方面。但是，典型的PN結(jié)二極管具有三個(gè)偏置條件和兩個(gè)工作區(qū)域，它們分別如下：
正向偏置：這里的電勢連接如下：-N型材料的-Ve（負(fù)極）和P型材料的+ Ve（正極）。結(jié)果是減小了PN結(jié)二極管的寬度。
反向偏置：在此偏置條件下，電勢連接如下：跨二極管，N型材料的+ Ve（正）和P型材料的-Ve（負(fù)）。其結(jié)果是增加了PN結(jié)二極管的寬度。
零偏置：在此偏置狀態(tài)下，PN結(jié)二極管沒有施加外部電壓。
PN結(jié)反向偏置
如您所知，電路中二極管（PN結(jié)）的偏置使電流在一個(gè)方向上的流動(dòng)比另一方向更容易。正向偏置表示在二極管兩端施加電壓，使電流容易流動(dòng)，而反向偏置表示在相反方向施加二極管兩端的電壓。
換句話說，當(dāng)我們以二極管的N型（一半）連接到電壓源的正極，而P型（一半）連接到負(fù)極的方式在二極管上施加電壓時(shí)，來自外部電路的電子將產(chǎn)生更多的負(fù)離子。
這些負(fù)離子在P型區(qū)域中并填充空穴，因此在N型區(qū)域中產(chǎn)生更多的正離子。這會(huì)將電子移向電壓源的正極。結(jié)果，P型和N型區(qū)域與耗盡區(qū)域之間的電壓都將增加。同樣，結(jié)兩側(cè)的總電荷將增加幅度，直到二極管兩端的電壓相等并與施加的電壓相反為止。當(dāng)然，它們彼此抵消，從而停止了電路內(nèi)的電流。
PN結(jié)二極管特性
以下是PN結(jié)區(qū)域（結(jié)二極管）的重要特性：
半導(dǎo)體由兩種類型的移動(dòng)電荷載流子組成：電子和空穴。
在利用銻等施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體中會(huì)發(fā)生摻雜，這被稱為N型摻雜。而且，該摻雜過程包含主要是電子的移動(dòng)電荷。
電子帶負(fù)電荷，空穴帶正電荷。
在利用諸如硼之類的受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體中也可能發(fā)生摻雜，這被稱為P型摻雜。此外，該摻雜過程包含主要是空穴的移動(dòng)電荷。
結(jié)區(qū)不具有電荷載流子，該區(qū)域也稱為耗盡區(qū)。
耗盡（結(jié)）區(qū)的物理厚度將隨電壓的施加而變化。
正向偏置與反向偏置
以下列表可幫助您進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)這兩者之間的區(qū)別：
正向偏置減小了勢壘，從而使電流毫不費(fèi)力地流過結(jié)。相反，反向偏置會(huì)增強(qiáng)勢壘并阻礙電荷載流子的流動(dòng)。
通過正向偏置，我們將電源的正（+）端連接到陽極，將負(fù)（-）端連接到陰極。相反，在反向偏置下，我們將電源的正（+）端連接到陰極，將負(fù)（-）端連接到陽極。
反向偏置會(huì)增強(qiáng)勢壘，而正向偏置會(huì)減小跨電勢的電場的勢壘。
反向偏置的陽極電壓小于其陰極電壓。相反，正向偏壓的陽極電壓大于陰極電壓。
反向偏置的正向電流很小，而正向偏置的正向電流很大。
二極管的耗盡層在反向偏置時(shí)要厚得多，而在正向偏置時(shí)要薄得多。
反向偏置會(huì)增加二極管的電阻，而正向偏置會(huì)降低二極管的電阻。
反向偏置不允許電流流過，而正向偏置則毫不費(fèi)力地流過二極管。
電流可忽略不計(jì)或反向偏置極小；但是，在正向偏置中，電流水平取決于正向電壓。
在反向偏置中，器件在正向偏置時(shí)充當(dāng)絕緣體和導(dǎo)體。
在電子領(lǐng)域，二極管是其功能更廣泛的組件之一。它具有充當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立但同等有效的組件的功能，因此具有至關(guān)重要的適應(yīng)性。此外，偏置對二極管功能的影響可對二極管在電路設(shè)計(jì)中發(fā)揮的功能提供最佳控制。這種多功能性為設(shè)計(jì)人員提供了對電路整體功能設(shè)計(jì)的無與倫比的控制。
利用電阻器，晶體管，PN結(jié)二極管，電容器和電感器的無線電設(shè)備的電路。