Upendeleo wa Mbele dhidi ya Upendeleo wa Kugeuza na Madhara yake kwenye Utendaji wa Diodi

 

Tangu siku ambayo mama yangu alinishangaza na kompyuta ya kwanza ya nyumbani kwa Krismasi, sawa, wacha tuseme muda mrefu uliopita, nimekuwa nikivutiwa na teknolojia. Hata hivyo, wakati huo, nilikuwa nikionewa wivu na kila mwanafunzi mwenzangu, mjinga, na mwalimu katika shule yangu. Huko nilikuwa na 64 ya kuvutia, ingojee, kilobytes ya nguvu ghafi ya usindikaji.

Sasa, kwa haraka hadi siku ya leo, na kompyuta yangu ndogo hutumia mara 100,000 ya kiasi hicho kwenye RAM pekee. Kwa hivyo, ni salama kusema kwamba teknolojia ya kompyuta imebadilika. Hata hivyo, kuna jambo moja ambalo halijafanyika na hilo ni ushindani wa watengenezaji wa kompyuta.

Kuna nyakati ambapo uchaguzi wa kifaa au njia moja ni kuhusu hitaji au kazi. Kwa kuongezea, hitaji la utendaji fulani ndio nguvu kuu ya kuendesha wakati wa kuchagua kifaa au mchakato katika uwanja wa umeme.

Upendeleo wa Diode ni nini au Upendeleo?

Kabla ya kulinganisha aina mbili za upendeleo, kwanza, nitajadili sifa zao za kibinafsi. Katika vifaa vya elektroniki, tunafafanua upendeleo au upendeleo kama njia ya kuanzisha seti ya mikondo au voltages katika sehemu tofauti za saketi ya kielektroniki ili kuweka hali sahihi ya uendeshaji ndani ya sehemu ya kielektroniki. Ingawa hili ni toleo lililorahisishwa la jibu, bado ni sahihi kimsingi. Zaidi ya hayo, pamoja na kuegemea, kunabakia katika aina mbili za upendeleo, upendeleo wa mbele na upendeleo wa kinyume.

Kama nina hakika unajua, diode (PN makutano) hufanya kazi kama barabara kuu ya njia moja kwani inaruhusu mtiririko wa mkondo kwa urahisi zaidi katika mwelekeo mmoja kuliko mwingine. Kwa muhtasari, diode kawaida hufanya sasa katika mwelekeo mmoja, na voltage wanayotumia hufuata mwelekeo ulioelezewa wa upendeleo. Walakini, wakati voltage inasonga katika mwelekeo wa nyuma, tunarejelea mwelekeo huu kama upendeleo wa nyuma. Pia, ikiwa katika upendeleo wa kinyume, diodi ya kawaida ya makutano ya PN kwa kawaida itazuia au kuzuia mtiririko wa sasa, karibu kama toleo la kielektroniki la vali ya kuangalia.

Upendeleo wa Mbele dhidi ya Upendeleo wa Kugeuza

Katika diode ya kawaida, upendeleo wa mbele hutokea wakati voltage kwenye diode inaruhusu mtiririko wa asili wa sasa, ambapo upendeleo wa kinyume unaashiria voltage kwenye diode katika mwelekeo tofauti.

Hata hivyo, voltage iliyopo kwenye diode wakati wa upendeleo wa kinyume haitoi mtiririko wowote muhimu wa sasa. Zaidi ya hayo, sifa hii ni ya manufaa kwa kubadilisha mkondo wa kubadilisha (AC) hadi mkondo wa moja kwa moja (DC).

Kuna anuwai ya matumizi mengine ya tabia hii, pamoja na udhibiti wa mawimbi ya elektroniki.

Maarifa ya uwekaji wa diode ya Zener yanaweza kutengeneza au kuvunja muundo.

 

Uendeshaji wa Diode

Hapo awali, nilitoa maelezo rahisi zaidi ya operesheni ya kawaida ya diode. Mchakato wa kina wa diode inaweza kuwa changamoto kuelewa kwani inahusisha uelewa wa mechanics ya quantum. Operesheni ya diode inahusu mtiririko wa chaji hasi (elektroni) na chaji chanya (mashimo). Kuzungumza kiteknolojia, tunarejelea diodi ya semiconductor kama makutano ya pn. Makutano ya Pn ni sehemu muhimu ya operesheni ya seli ya photovoltaic pia.

Kwa ujumla, operesheni sahihi ya diode inahitaji kipengele kingine muhimu au mchakato unaoitwa doping. Unaweza kuongeza semicondukta kwa nyenzo ili kuwezesha ziada ya elektroni zinazohamishwa kwa urahisi, ambazo tunarejelea kama aina ya n au eneo hasi. Zaidi ya hayo, inawezekana pia kudope semiconductor ili kukuza ziada ya mashimo ili kunyonya elektroni hizo kwa urahisi pia, na tunarejelea hii kama aina ya p au eneo chanya. Aidha, mikoa chanya na hasi ya diode pia huitwa anode yake (P) na cathode (N).

Kwa ujumla, ni tofauti kati ya nyenzo hizo mbili na ushirikiano wao uliofuata kwa umbali mfupi sana (< millimeter) ambao hurahisisha utendakazi wa diodi. Hata hivyo, utendaji wa diode inawezekana tu, bila shaka, tunapounganisha aina mbili (P, N) za vifaa. Pia, kuunganishwa kwa aina hizi mbili za nyenzo huunda kile tunachokiita makutano ya pn. Zaidi ya hayo, eneo lililopo kati ya vipengele viwili linaitwa eneo la kupungua.

Kumbuka: Kumbuka kwamba kwa utendaji mzuri, diode inahitaji kiwango cha chini cha voltage ya kizingiti ili kuvuka eneo la kupungua. Zaidi ya hayo, voltage ya chini ya kizingiti katika hali nyingi kwa diode ni takriban 0.7 volts. Pia, voltage ya reverse-bias itazalisha kiasi kidogo cha sasa kwa njia ya diode, na inaitwa uvujaji wa sasa, lakini kwa kawaida haifai. Hatimaye, ikiwa unatumia voltage kubwa ya reverse, itasababisha uharibifu wa kina wa elektroniki wa diode, na hivyo kuruhusu sasa inapita kinyume chake kupitia diode.

Utendaji wa Diode na Uendeshaji Unaendelea

Kwa ujumla, wakati kuenea kunawezesha harakati inayofuata ya elektroni kutoka eneo la aina ya n, huanza kujaza mashimo ndani ya eneo la aina ya p. Matokeo ya kitendo hiki huunda ioni hasi ndani ya eneo la aina ya p, na hivyo kuacha nyuma ioni chanya katika eneo la aina ya n. Kwa ujumla, udhibiti wa udhibiti wa hatua hii unakaa katika mwelekeo wa uwanja wa umeme. Kama unavyoweza kufikiria, hii inasababisha tabia ya manufaa ya umeme kulingana na, bila shaka, jinsi unavyotumia voltage, yaani, upendeleo.

Zaidi ya hayo, kuhusu diode ya kawaida ya makutano ya pn, kuna hali tatu za upendeleo na mikoa miwili ya uendeshaji. Aina tatu zinazowezekana za hali ya upendeleo ni kama ifuatavyo.

• Upendeleo wa Mbele: Hali hii ya upendeleo inajumuisha uunganisho wa uwezo wa voltage chanya kwa nyenzo za aina ya P na hasi kwa nyenzo za aina ya N kwenye diode, na hivyo kupunguza upana wa diode.

• Upendeleo wa Kugeuza: Kinyume chake, hali hii ya upendeleo inahusisha uunganisho wa uwezo hasi wa voltage kwenye nyenzo za aina ya P na chanya kwa nyenzo za aina ya N kwenye diode, na hivyo kuongeza upana wa diode.

• Upendeleo wa Zero: Hii ni hali ya upendeleo ambayo hakuna uwezo wa voltage ya nje inayotumiwa kwenye diode.

Upendeleo wa Mbele dhidi ya Upendeleo wa Kinyume na Tofauti zao

Upendeleo wa kinyume huimarisha kizuizi kinachowezekana na kuzuia mtiririko wa wabebaji chaji. Kwa kulinganisha, upendeleo wa mbele hudhoofisha kizuizi kinachowezekana, na hivyo kuruhusu mkondo kutiririka kwa urahisi zaidi kwenye makutano.

Wakati wa upendeleo wa mbele, tunaunganisha terminal nzuri ya usambazaji wa voltage kwa anode na terminal hasi kwa cathode. Kwa kulinganisha, wakati wa upendeleo wa nyuma, tunaunganisha terminal nzuri ya usambazaji wa voltage kwenye cathode, na terminal hasi kwa anode.

• Upendeleo wa mbele hupunguza nguvu ya kizuizi kinachowezekana cha uwanja wa umeme katika uwezo wote, ilhali upendeleo wa kinyume huimarisha kizuizi kinachowezekana.

• Upendeleo wa mbele una voltage ya anode ambayo ni kubwa kuliko voltage ya cathode. Kwa kulinganisha, upendeleo wa nyuma una voltage ya cathode ambayo ni kubwa kuliko voltage ya anode.

• Upendeleo wa mbele una mkondo mkubwa wa mbele, wakati upendeleo wa nyuma una mkondo mdogo wa mbele.

• Safu ya kupungua kwa diode ni nyembamba sana wakati iko kwenye upendeleo wa mbele na nene zaidi wakati iko katika upendeleo wa kinyume.

• Upendeleo wa mbele hupunguza upinzani wa diode, na upendeleo wa kinyume huongeza upinzani wa diode.

• Ya sasa inatiririka bila kujitahidi huku ikiwa katika upendeleo wa mbele, lakini upendeleo wa kinyume hauruhusu mkondo wa mkondo kupita kupitia diode.

• Kiwango cha sasa kinategemea voltage ya mbele wakati iko kwenye upendeleo wa mbele, hata hivyo, kiasi cha sasa ni kidogo au kidogo katika upendeleo wa nyuma.

• Katika upendeleo wa mbele, kifaa kitafanya kazi kama kondakta na kama kizio ikiwa katika upendeleo wa kinyume.

Kupanga mzunguko wako kulingana na uwezo wa upendeleo ni alama ya uchanganuzi mzuri.

 

Uwezo wa diode kufanya kazi kama vifaa viwili tofauti, lakini sawa hufanya kuwa sehemu ya kweli ya kukabiliana. Madhara ya kupendelea utendakazi wa diode hutoa udhibiti kamili juu ya kazi ambayo diode itacheza katika muundo wako wa mzunguko. Matumizi ya upendeleo wa mbele na nyuma humpa mbuni wa saketi udhibiti kamili juu ya utendakazi wa diode.

Asante, ukiwa na zana za usanifu na uchanganuzi za Cadence, utahakikisha kuwa wabunifu wako na timu za uzalishaji zitafanya kazi pamoja ili kutekeleza utumiaji wa mbinu za kupendelea na za kubadili nyuma katika miundo yako yote ya PCB. Allegro PCB Designer ndilo suluhu la mpangilio ambalo umekuwa ukitafuta, na linaweza kuwezesha bila shaka utekelezwaji wa mikakati ya kubuni ya mbele au ya nyuma katika miundo yako ya sasa na ya baadaye ya PCB. 

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe