Bias Maju vs. Bias Mundur dan Pengaruhnya pada Fungsionalitas Dioda

 

Sejak hari ibu saya mengejutkan saya dengan komputer rumah pertama untuk Natal kembali, yah, katakan saja sejak lama, saya sudah tertarik dengan teknologinya. Bagaimanapun, pada saat itu, saya membuat iri setiap sesama geek, nerd, dan guru di sekolah saya. Di sana saya dengan 64 yang mengesankan, tunggu dulu, kilobyte kekuatan pemrosesan mentah.

Sekarang, maju cepat ke hari ini, dan laptop saya menggunakan 100,000 kali lipat dari jumlah RAM saja. Jadi, bisa dikatakan bahwa teknologi komputer telah berkembang. Namun, ada satu hal yang belum dan itu adalah daya saing para produsen komputer.

Ada kalanya pilihan satu perangkat atau metode adalah tentang kebutuhan atau fungsi. Selain itu, kebutuhan akan fungsionalitas tertentu adalah kekuatan pendorong utama ketika memilih perangkat atau proses di bidang elektronik.

Apa itu Bias atau Bias Dioda?

Sebelum kita membandingkan kedua jenis bias tersebut, terlebih dahulu saya akan membahas karakteristik masing-masing. Dalam elektronik, kami mendefinisikan bias atau biasing sebagai metode untuk menetapkan satu set arus atau tegangan pada titik yang berbeda dari rangkaian elektronik untuk menetapkan kondisi operasi yang tepat dalam komponen elektronik. Meskipun ini adalah versi jawaban yang disederhanakan, pada dasarnya masih benar. Selanjutnya, dengan biasing, berada dua jenis biasing, bias maju dan bias mundur.

Seperti yang saya yakin Anda ketahui, dioda (persimpangan PN) berfungsi seperti jalan raya satu arah karena memungkinkan aliran arus lebih mudah dalam satu arah daripada yang lain. Singkatnya, dioda biasanya menghantarkan arus dalam satu arah, dan tegangan yang diterapkan mengikuti orientasi bias maju yang dijelaskan. Namun, ketika tegangan bergerak ke arah sebaliknya, kita menyebut orientasi ini sebagai bias balik. Juga, ketika dalam bias terbalik, dioda sambungan PN standar biasanya akan menghambat atau memblokir aliran arus, hampir seperti versi elektronik dari katup periksa.

Bias Maju vs. Bias Mundur

Dalam dioda standar, bias maju terjadi ketika tegangan melintasi dioda memungkinkan aliran alami arus, sedangkan bias mundur menunjukkan tegangan melintasi dioda dalam arah yang berlawanan.

Namun, tegangan yang ada di dioda selama bias balik tidak menghasilkan aliran arus yang signifikan. Selain itu, karakteristik khusus ini bermanfaat untuk mengubah arus bolak-balik (AC) menjadi arus searah (DC).

Ada berbagai kegunaan lain untuk karakteristik ini, termasuk kontrol sinyal elektronik.

Pengetahuan penempatan dioda zener dapat membuat atau menghancurkan desain.

 

Pengoperasian Dioda

Sebelumnya, saya memberikan penjelasan yang lebih sederhana tentang operasi dioda standar. Proses rinci dioda bisa agak menantang untuk dipahami karena melibatkan pemahaman mekanika kuantum. Operasi dioda menyangkut aliran muatan negatif (elektron) dan muatan positif (lubang). Secara teknologi, kami menyebut dioda semikonduktor sebagai sambungan pn. Sambungan Pn juga merupakan bagian penting dari operasi sel fotovoltaik.

Secara umum, pengoperasian dioda yang benar memerlukan elemen atau proses penting lain yang disebut doping. Anda dapat mencampur semikonduktor dengan bahan untuk memfasilitasi kelebihan elektron yang mudah dipindahkan, yang kami sebut sebagai tipe-n atau wilayah negatif. Selain itu, juga dimungkinkan untuk mengoleskan semikonduktor untuk mempromosikan kelebihan lubang untuk dengan mudah menyerap elektron tersebut juga, dan kami menyebutnya sebagai tipe-p atau wilayah positif. Selain itu, daerah positif dan negatif dioda juga disebut anoda (P) dan katoda (N).

Secara keseluruhan, perbedaan antara kedua bahan dan sinergi selanjutnya pada jarak yang sangat pendek (< milimeter) yang memfasilitasi operasi dioda. Namun, fungsionalitas dioda hanya mungkin, tentu saja, ketika kami menggabungkan dua jenis bahan (P, N). Juga, penggabungan kedua jenis bahan ini membentuk apa yang kita sebut persimpangan pn. Selanjutnya daerah yang ada di antara kedua unsur tersebut disebut daerah penipisan.

Catatan: Ingatlah bahwa untuk fungsionalitas yang tepat, dioda memerlukan tegangan ambang minimum untuk mengatasi daerah penipisan. Selanjutnya, tegangan ambang minimum dalam kebanyakan kasus untuk dioda adalah sekitar 0.7 volt. Juga, tegangan bias balik akan menghasilkan sejumlah kecil arus melalui dioda, dan ini disebut arus bocor, tetapi biasanya dapat diabaikan. Terakhir, jika Anda menerapkan tegangan balik yang signifikan, itu akan menyebabkan kerusakan elektronik komprehensif dioda, sehingga memungkinkan arus mengalir ke arah yang berlawanan melalui dioda.

Fungsionalitas Dioda dan Operasi Lanjutan

Secara umum, ketika difusi memfasilitasi pergerakan elektron selanjutnya dari daerah tipe-n, mereka mulai mengisi lubang di dalam daerah tipe-p. Hasil dari aksi ini membentuk ion negatif dalam daerah tipe-p, sehingga meninggalkan ion positif di daerah tipe-n. Secara keseluruhan, kontrol yang mengatur tindakan ini berada dalam arah medan listrik. Seperti yang Anda bayangkan, ini menghasilkan perilaku listrik yang menguntungkan, tentu saja, tergantung pada bagaimana Anda menerapkan tegangan, yaitu, bias.

Lebih lanjut, sehubungan dengan dioda sambungan pn standar, ada tiga kondisi bias dan dua wilayah operasi. Tiga kemungkinan jenis kondisi bias adalah sebagai berikut:

• Bias Maju: Kondisi bias ini menggabungkan koneksi potensial tegangan positif ke bahan tipe-P dan negatif ke bahan tipe-N di seluruh dioda, sehingga mengurangi lebar dioda.

• Bias Terbalik: Sebaliknya, kondisi bias ini melibatkan koneksi potensial tegangan negatif ke material tipe-P dan positif ke material tipe-N di seluruh dioda, sehingga meningkatkan lebar dioda.

• Bias Nol: Ini adalah kondisi bias di mana tidak ada potensial tegangan eksternal yang diterapkan ke dioda.

Bias Maju Versus Bias Mundur dan Variansnya

Bias balik memperkuat penghalang potensial dan menghambat aliran pembawa muatan. Sebaliknya, bias maju melemahkan penghalang potensial, sehingga memungkinkan arus mengalir lebih mudah melintasi persimpangan.

Sedangkan pada bias maju, kita menghubungkan terminal positif dari suplai tegangan ke anoda dan terminal negatif ke katoda. Sebaliknya, saat dalam bias terbalik, kami menghubungkan terminal positif dari suplai tegangan ke katoda, dan terminal negatif ke anoda.

• Bias maju mengurangi kekuatan penghalang potensial medan listrik melintasi potensial, sedangkan bias mundur memperkuat penghalang potensial.

• Bias maju memiliki tegangan anoda yang lebih besar dari tegangan katoda. Sebaliknya, bias balik memiliki tegangan katoda yang lebih besar dari tegangan anoda.

• Bias maju memiliki arus maju yang besar, sedangkan bias mundur memiliki arus maju minimal.

• Lapisan penipisan dioda secara substansial lebih tipis saat dalam bias maju dan jauh lebih tebal ketika dalam bias mundur.

• Bias maju menurunkan resistansi dioda, dan bias mundur meningkatkan resistansi dioda.

• Arus mengalir dengan mudah saat dalam bias maju, tetapi bias mundur tidak mengizinkan arus mengalir melalui dioda.

• Tingkat arus tergantung pada tegangan maju saat dalam bias maju, namun jumlah arus minimal atau dapat diabaikan dalam bias mundur.

• Pada bias maju, suatu alat akan berfungsi sebagai konduktor dan sebagai isolator jika dalam bias mundur.

Merencanakan sirkuit Anda berdasarkan potensi bias adalah tanda analisis cerdas.

 

Kemampuan dioda untuk berfungsi sebagai dua perangkat yang terpisah, tetapi sama-sama efektif menjadikannya komponen yang benar-benar adaptif. Efek bias pada fungsi dioda memberikan kontrol optimal pada fungsi apa yang akan dimainkan dioda dalam desain sirkuit Anda. Penggunaan bias maju dan mundur memberi perancang sirkuit kontrol optimal atas fungsionalitas dioda.

Untungnya, dengan rangkaian alat desain dan analisis Cadence, Anda pasti akan memiliki desainer dan tim produksi yang bekerja sama untuk menerapkan penggunaan teknik bias maju dan mundur di semua desain PCB Anda. Allegro PCB Designer adalah solusi tata letak yang Anda cari, dan tidak diragukan lagi dapat memfasilitasi penerapan strategi desain bias maju atau mundur ke dalam desain PCB Anda saat ini dan di masa depan. 

Tinggalkan pesan 

Daftar pesan