Sesgo directo frente a sesgo inverso y sus efectos en la funcionalidad del diodo

 

Desde el día en que mi madre me sorprendió con la primera computadora en casa para Navidad, bueno, digamos hace mucho tiempo, me ha intrigado la tecnología. De todos modos, en ese momento, yo era la envidia de todos los geek, nerds y maestros de mi escuela. Allí estaba yo con un impresionante 64, espéralo, kilobytes de potencia de procesamiento en bruto.

Ahora, avance rápido hasta el día de hoy, y mi computadora portátil utiliza 100,000 veces esa cantidad solo en RAM. Por lo tanto, es seguro decir que la tecnología informática ha evolucionado. Sin embargo, hay una cosa que no tiene y es la competitividad de los fabricantes de computadoras.

Hay momentos en que la elección de un dispositivo o método se trata de una necesidad o función. Además, la necesidad de una determinada funcionalidad es el motor predominante a la hora de elegir un dispositivo o proceso en el campo de la electrónica.

¿Qué es polarización de diodo o polarización?

Antes de comparar los dos tipos de sesgo, primero, discutiré sus características individuales. En electrónica, definimos polarización o polarización como un método para establecer un conjunto de corrientes o voltajes en diferentes puntos de un circuito electrónico para establecer las condiciones de operación adecuadas dentro de un componente electrónico. Aunque esta es una versión simplificada de la respuesta, sigue siendo fundamentalmente correcta. Además, con la polarización, residen los dos tipos de polarización, polarización directa y polarización inversa.

Como estoy seguro de que sabe, un diodo (unión PN) funciona de manera muy similar a una autopista de un solo sentido, ya que permite el flujo de corriente más fácilmente en una dirección que en la otra. En resumen, un diodo normalmente conduce la corriente en una dirección y el voltaje que aplica sigue una orientación de polarización directa descrita. Sin embargo, cuando el voltaje se mueve en la dirección inversa, nos referimos a esta orientación como polarización inversa. Además, cuando está en polarización inversa, un diodo de unión PN estándar generalmente inhibirá o bloqueará el flujo de corriente, casi como una versión electrónica de una válvula de retención.

Sesgo directo frente a sesgo inverso

En un diodo estándar, la polarización directa ocurre cuando el voltaje a través de un diodo permite el flujo natural de corriente, mientras que la polarización inversa denota un voltaje a través del diodo en la dirección opuesta.

Sin embargo, el voltaje presente a través de un diodo durante la polarización inversa no produce ningún flujo significativo de corriente. Además, esta característica particular es beneficiosa para cambiar la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).

Hay una variedad de otros usos para esta característica, incluido el control de señales electrónicas.

El conocimiento de la ubicación del diodo Zener puede hacer o deshacer un diseño.

 

El funcionamiento de un diodo

Anteriormente, proporcioné una explicación más simplificada del funcionamiento estándar del diodo. El proceso detallado de un diodo puede ser algo difícil de entender, ya que implica una comprensión de la mecánica cuántica. El funcionamiento del diodo se refiere al flujo de cargas negativas (electrones) y cargas positivas (huecos). Tecnológicamente hablando, nos referimos a un diodo semiconductor como una unión pn. Las uniones Pn también son una parte esencial del funcionamiento de una célula fotovoltaica.

En general, el correcto funcionamiento de un diodo requiere de otro elemento o proceso esencial llamado dopaje. Puede dopar un semiconductor con materiales para facilitar un exceso de electrones fácilmente desplazables, a lo que nos referimos como tipo n o región negativa. Además, también es posible dopar un semiconductor para promover un exceso de agujeros para absorber fácilmente esos electrones también, y nos referimos a esto como el tipo p o región positiva. Además, las regiones positiva y negativa del diodo también se denominan ánodo (P) y cátodo (N).

En general, son las variaciones entre los dos materiales y su sinergia subsiguiente en distancias extremadamente cortas (<milímetro) las que facilitan el funcionamiento del diodo. Sin embargo, la funcionalidad del diodo solo es posible, por supuesto, cuando fusionamos los dos tipos (P, N) de materiales. Además, la fusión de estos dos tipos de materiales forma lo que llamamos una unión pn. Además, el área que existe entre los dos elementos se denomina región de agotamiento.

Nota: tenga en cuenta que para que funcione correctamente, un diodo requiere un voltaje de umbral mínimo para superar la región de agotamiento. Además, el voltaje de umbral mínimo en la mayoría de los casos para diodos es de aproximadamente 0.7 voltios. Además, el voltaje de polarización inversa producirá una pequeña cantidad de corriente a través del diodo y se denomina corriente de fuga, pero generalmente es insignificante. Por último, si aplica un voltaje inverso significativo, provocará una falla electrónica integral del diodo, lo que permitirá que la corriente fluya en la dirección opuesta a través del diodo.

Continuación de la funcionalidad y operación del diodo

En general, cuando la difusión facilita el movimiento posterior de electrones desde la región de tipo n, comienzan a llenar los huecos dentro de la región de tipo p. El resultado de esta acción forma iones negativos dentro de la región de tipo p, dejando así iones positivos en la región de tipo n. En general, el control rector de esta acción reside en la dirección del campo eléctrico. Como puede imaginar, esto da como resultado un comportamiento eléctrico beneficioso que depende, por supuesto, de cómo aplique el voltaje, es decir, la polarización.

Además, con respecto a un diodo de unión pn estándar, existen tres condiciones de polarización y dos regiones operativas. Los tres posibles tipos de condiciones de polarización son los siguientes:

• Polarización directa: esta condición de polarización incorpora la conexión de un potencial de voltaje positivo al material de tipo P y uno negativo al material de tipo N a través del diodo, lo que reduce el ancho del diodo.

• Polarización inversa: por el contrario, esta condición de polarización implica la conexión de un potencial de voltaje negativo al material de tipo P y un potencial de voltaje positivo al material de tipo N a través del diodo, aumentando así el ancho del diodo.

• Polarización cero: esta es una condición de polarización en la que no se aplica potencial de voltaje externo al diodo.

El sesgo hacia adelante frente al sesgo inverso y sus variaciones

Una polarización inversa refuerza la barrera de potencial e impide el flujo de portadores de carga. Por el contrario, una polarización directa debilita la barrera de potencial, lo que permite que la corriente fluya más fácilmente a través de la unión.

Mientras que en la polarización directa, conectamos el terminal positivo del suministro de voltaje al ánodo y el terminal negativo al cátodo. En contraste, mientras está en polarización inversa, conectamos el terminal positivo del suministro de voltaje al cátodo y el terminal negativo al ánodo.

• Una polarización directa reduce la fuerza de la barrera de potencial del campo eléctrico a través del potencial, mientras que una polarización inversa fortalece la barrera de potencial.

• Una polarización directa tiene un voltaje de ánodo que es mayor que el voltaje del cátodo. Por el contrario, una polarización inversa tiene un voltaje de cátodo que es mayor que el voltaje de ánodo.

• Una polarización directa tiene una corriente directa sustancial, mientras que una polarización inversa tiene una corriente directa mínima.

• La capa de agotamiento de un diodo es sustancialmente más delgada en polarización directa y mucho más gruesa en polarización inversa.

• La polarización directa disminuye la resistencia de un diodo y la polarización inversa aumenta la resistencia de un diodo.

• La corriente fluye sin esfuerzo mientras está en polarización directa, pero la polarización inversa no permite que la corriente fluya a través del diodo.

• El nivel de corriente depende del voltaje directo mientras está en polarización directa, sin embargo, la cantidad de corriente es mínima o insignificante en polarización inversa.

• En polarización directa, un dispositivo funcionará como conductor y como aislante si está en polarización inversa.

La planificación de su circuito en función de los potenciales de polarización es la marca del análisis inteligente.

 

La capacidad de un diodo para funcionar como dos dispositivos separados pero igualmente efectivos lo convierte en un componente genuinamente adaptable. Los efectos de la polarización en la funcionalidad de un diodo brindan un control óptimo sobre la función que desempeñará un diodo en el diseño de su circuito. El uso de polarización directa e inversa le da al diseñador de circuitos un control óptimo sobre la funcionalidad de un diodo.

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