Polarização direta vs. polarização reversa e seus efeitos na funcionalidade do diodo

 

Desde o dia em que minha mãe me surpreendeu com o primeiro computador doméstico para o Natal, bem, digamos que há muito tempo, fiquei intrigado com a tecnologia. De qualquer forma, na época, eu era a inveja de todos os colegas geeks, nerds e professores da minha escola. Lá estava eu ​​com uns impressionantes 64, esperem, kilobytes de poder de processamento bruto.

Agora, avance para os dias atuais, e meu laptop utiliza 100,000 vezes essa quantidade apenas em RAM. Assim, é seguro dizer que a tecnologia de computador evoluiu. No entanto, há uma coisa que não tem e que é a competitividade dos fabricantes de computadores.

Há momentos em que a escolha de um dispositivo ou método é sobre uma necessidade ou função. Além disso, a necessidade de uma determinada funcionalidade é a força motriz predominante na escolha de um dispositivo ou processo no campo da eletrônica.

O que é polarização de diodo ou polarização?

Antes de compararmos os dois tipos de viés, primeiro, discutirei suas características individuais. Em eletrônica, definimos polarização ou polarização como um método de estabelecer um conjunto de correntes ou tensões em diferentes pontos de um circuito eletrônico para estabelecer condições operacionais adequadas dentro de um componente eletrônico. Embora esta seja uma versão simplificada da resposta, ainda é fundamentalmente correta. Além disso, com a polarização, residem os dois tipos de polarização, polarização direta e polarização reversa.

Como tenho certeza de que você sabe, um diodo (junção PN) funciona como uma estrada de mão única, pois permite o fluxo de corrente mais facilmente em uma direção do que na outra. Em resumo, um diodo normalmente conduz corrente em uma direção e a tensão que eles aplicam segue uma orientação de polarização direta descrita. No entanto, quando a tensão se move na direção reversa, nos referimos a essa orientação como polarização reversa. Além disso, quando em polarização reversa, um diodo de junção PN padrão normalmente inibe ou bloqueia o fluxo de corrente, quase como uma versão eletrônica de uma válvula de retenção.

Viés para frente x viés reverso

Em um diodo padrão, a polarização direta ocorre quando a tensão através de um diodo permite o fluxo natural de corrente, enquanto a polarização reversa denota uma tensão através do diodo na direção oposta.

No entanto, a tensão presente em um diodo durante a polarização reversa não produz nenhum fluxo significativo de corrente. Além disso, esta característica particular é benéfica para mudar a corrente alternada (AC) em corrente contínua (DC).

Há uma variedade de outros usos para esta característica, incluindo controle eletrônico de sinal.

O conhecimento de colocação de diodo Zener pode fazer ou quebrar um projeto.

 

A operação de um diodo

Anteriormente, forneci uma explicação mais simplificada da operação padrão do diodo. O processo detalhado de um diodo pode ser um pouco desafiador de entender, pois envolve um entendimento da mecânica quântica. A operação do diodo diz respeito ao fluxo de cargas negativas (elétrons) e cargas positivas (buracos). Tecnologicamente falando, nos referimos a um diodo semicondutor como uma junção pn. As junções Pn também são uma parte essencial da operação de uma célula fotovoltaica.

Em geral, o bom funcionamento de um diodo requer outro elemento ou processo essencial chamado dopagem. Você pode dopar um semicondutor com materiais para facilitar o excesso de elétrons facilmente deslocados, aos quais nos referimos como região do tipo n ou negativa. Além disso, também é possível dopar um semicondutor para promover um excesso de lacunas para absorver facilmente esses elétrons também, e nos referimos a isso como o tipo p ou região positiva. Além disso, as regiões positivas e negativas do diodo também são chamadas de ânodo (P) e cátodo (N).

No geral, são as variações entre os dois materiais e sua sinergia subsequente em distâncias extremamente curtas (< milímetro) que facilitam a operação do diodo. No entanto, a funcionalidade do diodo só é possível, é claro, quando mesclamos os dois tipos (P, N) de materiais. Além disso, a fusão desses dois tipos de materiais forma o que chamamos de junção pn. Além disso, a área que existe entre os dois elementos é chamada de região de depleção.

Observação: lembre-se de que, para uma funcionalidade adequada, um diodo requer uma tensão de limite mínima para superar a região de depleção. Além disso, a tensão limite mínima na maioria dos casos para diodos é de aproximadamente 0.7 volts. Além disso, a tensão de polarização reversa produzirá uma pequena quantidade de corrente através do diodo, e é chamada de corrente de fuga, mas normalmente é insignificante. Por fim, se você aplicar uma tensão reversa significativa, isso causará uma quebra eletrônica abrangente do diodo, permitindo que a corrente flua na direção oposta através do diodo.

Funcionalidade e Operação do Diodo Continuação

Em geral, quando a difusão facilita o movimento subsequente de elétrons da região do tipo n, eles começam a preencher as lacunas na região do tipo p. O resultado dessa ação forma íons negativos na região do tipo p, deixando assim íons positivos na região do tipo n. Em geral, o controle governante desta ação reside na direção do campo elétrico. Como você pode imaginar, isso resulta em um comportamento elétrico benéfico dependendo, é claro, de como você aplica a tensão, ou seja, polarização.

Além disso, com relação a um diodo de junção pn padrão, existem três condições de polarização e duas regiões de operação. Os três tipos possíveis de condições de polarização são os seguintes:

• Forward Bias: Esta condição de polarização incorpora a conexão de um potencial de tensão positivo ao material do tipo P e um negativo ao material do tipo N através do diodo, diminuindo assim a largura do diodo.

• Polarização Reversa: Em contraste, essa condição de polarização envolve a conexão de um potencial de tensão negativo ao material do tipo P e um positivo ao material do tipo N através do diodo, aumentando assim a largura do diodo.

• Zero Bias: Esta é uma condição de polarização na qual não há potencial de tensão externa aplicado ao diodo.

Polarização direta versus polarização reversa e suas variações

Uma polarização reversa reforça a barreira potencial e impede o fluxo de portadores de carga. Em contraste, uma polarização direta enfraquece a barreira de potencial, permitindo assim que a corrente flua mais facilmente através da junção.

Enquanto na polarização direta, conectamos o terminal positivo da fonte de tensão ao ânodo e o terminal negativo ao cátodo. Em contraste, enquanto em polarização reversa, conectamos o terminal positivo da fonte de tensão ao cátodo e o terminal negativo ao ânodo.

• Uma polarização direta reduz a força da barreira de potencial do campo elétrico através do potencial, enquanto uma polarização reversa fortalece a barreira de potencial.

• Uma polarização direta tem uma tensão anódica maior que a tensão catódica. Em contraste, uma polarização reversa tem uma tensão catódica maior que a tensão anódica.

• Uma polarização direta tem uma corrente direta substancial, enquanto uma polarização reversa tem uma corrente direta mínima.

• A camada de depleção de um diodo é substancialmente mais fina quando em polarização direta e muito mais espessa quando em polarização reversa.

• A polarização direta diminui a resistência de um diodo e a polarização reversa aumenta a resistência de um diodo.

• A corrente flui sem esforço durante a polarização direta, mas a polarização reversa não permite que a corrente flua através do diodo.

• O nível da corrente depende da tensão direta enquanto na polarização direta, no entanto, a quantidade de corrente é mínima ou insignificante na polarização reversa.

• Na polarização direta, um dispositivo funcionará como condutor e como isolante se estiver em polarização reversa.

Planejar seu circuito com base em potenciais de polarização é a marca da análise inteligente.

 

A capacidade de um diodo funcionar como dois dispositivos separados, mas igualmente eficazes, o torna um componente genuinamente adaptável. Os efeitos da polarização na funcionalidade de um diodo fornecem controle ideal sobre qual função um diodo desempenhará em seu projeto de circuito. O uso de polarização direta e reversa dá a um projetista de circuito o controle ideal sobre a funcionalidade de um diodo.

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