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Polarisation directe vs polarisation inverse et leurs effets sur la fonctionnalité de la diode

Date:2022/1/6 16:04:27 Hits:

 

Depuis le jour où ma mère m'a surpris avec le premier ordinateur personnel pour Noël, eh bien, disons il y a longtemps, j'ai été intrigué par la technologie. Quoi qu'il en soit, à l'époque, j'étais l'envie de tous les autres geeks, nerds et professeurs de mon école. J'étais là avec un impressionnant 64, attendez, des kilo-octets de puissance de traitement brute.

Maintenant, avancez rapidement jusqu'à nos jours, et mon ordinateur portable utilise 100,000 XNUMX fois cette quantité en RAM seule. Ainsi, il est sûr de dire que la technologie informatique a évolué. Cependant, il y a une chose qui n'a pas fonctionné et c'est la compétitivité des fabricants d'ordinateurs.

Il y a des moments où le choix d'un appareil ou d'une méthode concerne un besoin ou une fonction. De plus, le besoin d'une fonctionnalité particulière est la force motrice prédominante lors du choix d'un appareil ou d'un procédé dans le domaine de l'électronique.

Qu'est-ce que la polarisation de diode ou la polarisation ?

Avant de comparer les deux types de biais, je vais d'abord discuter de leurs caractéristiques individuelles. En électronique, nous définissons la polarisation ou la polarisation comme une méthode d'établissement d'un ensemble de courants ou de tensions à différents points d'un circuit électronique pour établir des conditions de fonctionnement appropriées au sein d'un composant électronique. Bien qu'il s'agisse d'une version simplifiée de la réponse, elle est toujours fondamentalement correcte. De plus, avec la polarisation, résident les deux types de polarisation, la polarisation directe et la polarisation inverse.

Comme vous le savez certainement, une diode (jonction PN) fonctionne un peu comme une autoroute à sens unique car elle permet la circulation du courant plus facilement dans un sens que dans l'autre. En résumé, une diode conduit généralement le courant dans une direction et la tension qu'elle applique suit une orientation de polarisation directe décrite. Cependant, lorsque la tension se déplace dans le sens inverse, nous appelons cette orientation polarisation inverse. De plus, lorsqu'elle est en polarisation inverse, une diode à jonction PN standard inhibe ou bloque généralement le flux de courant, presque comme une version électronique d'un clapet anti-retour.

Biais direct vs Biais inverse

Dans une diode standard, la polarisation directe se produit lorsque la tension aux bornes d'une diode permet la circulation naturelle du courant, tandis que la polarisation inverse désigne une tension aux bornes de la diode dans le sens opposé.

Cependant, la tension présente aux bornes d'une diode lors de la polarisation inverse ne produit pas de flux de courant significatif. De plus, cette caractéristique particulière est bénéfique pour transformer le courant alternatif (AC) en courant continu (DC).

Il existe une variété d'autres utilisations pour cette caractéristique, y compris le contrôle de signal électronique.

Diode Zener

La connaissance du placement des diodes Zener peut faire ou défaire une conception.

 

Le fonctionnement d'une diode

Plus tôt, j'ai fourni une explication plus simplifiée du fonctionnement des diodes standard. Le processus détaillé d'une diode peut être quelque peu difficile à comprendre car il implique une compréhension de la mécanique quantique. Le fonctionnement de la diode concerne le flux de charges négatives (électrons) et positives (trous). D'un point de vue technologique, nous appelons une diode semi-conductrice une jonction pn. Les jonctions Pn sont également une partie essentielle du fonctionnement d'une cellule photovoltaïque.

En général, le bon fonctionnement d'une diode nécessite un autre élément ou procédé essentiel appelé dopage. Vous pouvez doper un semi-conducteur avec des matériaux pour faciliter un excès d'électrons facilement déplacés, que nous appelons région de type n ou négative. En outre, il est également possible de doper un semi-conducteur pour favoriser un excès de trous afin d'absorber facilement ces électrons également, et nous appelons cela le type p ou région positive. De plus, les régions positive et négative de la diode sont également appelées son anode (P) et sa cathode (N).

Globalement, ce sont les écarts entre les deux matériaux et leur synergie ultérieure sur des distances extrêmement courtes (< millimètre) qui facilitent le fonctionnement des diodes. Cependant, la fonctionnalité de diode n'est possible, bien sûr, que lorsque nous fusionnons les deux types (P, N) de matériaux. Aussi, la fusion de ces deux types de matériaux forme ce que nous appelons une jonction pn. De plus, la zone qui existe entre les deux éléments est appelée région d'épuisement.

Remarque : gardez à l'esprit que pour un bon fonctionnement, une diode nécessite une tension de seuil minimale pour surmonter la région d'épuisement. De plus, la tension de seuil minimale dans la plupart des cas pour les diodes est d'environ 0.7 volt. De plus, la tension de polarisation inverse produira une petite quantité de courant à travers la diode, et elle est appelée courant de fuite, mais elle est généralement négligeable. Enfin, si vous appliquez une tension inverse importante, cela provoquera un claquage électronique complet de la diode, permettant ainsi au courant de circuler dans le sens opposé à travers la diode.

Fonctionnalité et fonctionnement de la diode (suite)

En général, lorsque la diffusion facilite le mouvement ultérieur des électrons de la région de type n, ils commencent à remplir les trous dans la région de type p. Le résultat de cette action forme des ions négatifs dans la région de type p, laissant ainsi des ions positifs dans la région de type n. Globalement, le contrôle directeur de cette action réside dans la direction du champ électrique. Comme vous pouvez l'imaginer, cela se traduit par un comportement électrique bénéfique en fonction, bien sûr, de la façon dont vous appliquez la tension, c'est-à-dire la polarisation.

De plus, en ce qui concerne une diode à jonction pn standard, il existe trois conditions de polarisation et deux régions de fonctionnement. Les trois types de conditions de polarisation possibles sont les suivants :

  • Polarisation directe : cette condition de polarisation intègre la connexion d'un potentiel de tension positif au matériau de type P et négatif au matériau de type N à travers la diode, diminuant ainsi la largeur de la diode.

  • Biais inverse : En revanche, cette condition de polarisation implique la connexion d'un potentiel de tension négatif au matériau de type P et positif au matériau de type N à travers la diode, augmentant ainsi la largeur de la diode.

  • Zero Bias : Il s'agit d'une condition de polarisation dans laquelle aucun potentiel de tension externe n'est appliqué à la diode.

Polarisation directe versus polarisation inverse et leurs écarts

Une polarisation inverse renforce la barrière de potentiel et entrave la circulation des porteurs de charge. En revanche, une polarisation directe affaiblit la barrière de potentiel, permettant ainsi au courant de circuler plus facilement à travers la jonction.

Pendant la polarisation directe, nous connectons la borne positive de l'alimentation en tension à l'anode et la borne négative à la cathode. En revanche, en polarisation inverse, nous connectons la borne positive de l'alimentation en tension à la cathode et la borne négative à l'anode.

  • Une polarisation directe réduit la force de la barrière de potentiel du champ électrique à travers le potentiel, tandis qu'une polarisation inverse renforce la barrière de potentiel.

  • Une polarisation directe a une tension d'anode qui est supérieure à la tension de cathode. En revanche, une polarisation inverse a une tension de cathode qui est plus grande que la tension d'anode.

  • Une polarisation directe a un courant direct substantiel, tandis qu'une polarisation inverse a un courant direct minimal.

  • La couche d'appauvrissement d'une diode est sensiblement plus mince lorsqu'elle est en polarisation directe et beaucoup plus épaisse lorsqu'elle est en polarisation inverse.

  • La polarisation directe diminue la résistance d'une diode et la polarisation inverse augmente la résistance d'une diode.

  • Le courant circule sans effort en polarisation directe, mais la polarisation inverse ne permet pas au courant de traverser la diode.

  • Le niveau du courant dépend de la tension directe en polarisation directe, cependant, la quantité de courant est minimale ou négligeable en polarisation inverse.

  • En polarisation directe, un dispositif fonctionnera comme conducteur et comme isolant s'il est en polarisation inverse.

Disposition schématique du circuit pour une carte de circuit imprimé à diode

La planification de votre circuit en fonction des potentiels de polarisation est la marque d'une analyse intelligente.

 

La capacité d'une diode à fonctionner comme deux dispositifs séparés mais tout aussi efficaces en fait un composant véritablement adaptatif. Les effets de la polarisation sur la fonctionnalité d'une diode offrent un contrôle optimal sur la fonction qu'une diode jouera dans la conception de votre circuit. L'utilisation de la polarisation directe et inverse donne au concepteur de circuits un contrôle optimal sur la fonctionnalité d'une diode.

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