फॉरवर्ड बायस बनाम रिवर्स बायस और डायोड कार्यक्षमता पर उनके प्रभाव

 

जिस दिन से मेरी माँ ने मुझे क्रिसमस के लिए पहले होम कंप्यूटर के साथ आश्चर्यचकित किया, ठीक है, चलो बस बहुत समय पहले कहते हैं, मुझे तकनीक से दिलचस्पी हो गई है। वैसे भी, उस समय, मैं अपने स्कूल के हर साथी गीक, बेवकूफ और शिक्षक से ईर्ष्या करता था। वहां मैं एक प्रभावशाली 64 के साथ था, इसके लिए प्रतीक्षा करें, किलोबाइट कच्ची प्रसंस्करण शक्ति।

अब, वर्तमान समय में तेजी से आगे बढ़ें, और मेरा लैपटॉप अकेले RAM में उस राशि का 100,000 गुना उपयोग करता है। इसलिए, यह कहना सुरक्षित है कि कंप्यूटर तकनीक विकसित हो गई है। हालांकि, एक चीज है जो नहीं है और वह है कंप्यूटर निर्माताओं की प्रतिस्पर्धात्मकता।

ऐसे समय होते हैं जब किसी एक उपकरण या विधि का चुनाव किसी आवश्यकता या कार्य के बारे में होता है। इसके अलावा, इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में एक उपकरण या प्रक्रिया का चयन करते समय एक विशेष कार्यक्षमता की आवश्यकता प्रमुख प्रेरक शक्ति होती है।

डायोड बायस या बायसिंग क्या है?

इससे पहले कि हम दो प्रकार के पूर्वाग्रहों की तुलना करें, सबसे पहले, मैं उनकी व्यक्तिगत विशेषताओं पर चर्चा करूंगा। इलेक्ट्रॉनिक्स में, हम इलेक्ट्रॉनिक घटक के भीतर उचित संचालन की स्थिति स्थापित करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के विभिन्न बिंदुओं पर धाराओं या वोल्टेज के एक सेट को स्थापित करने की एक विधि के रूप में पूर्वाग्रह या पूर्वाग्रह को परिभाषित करते हैं। हालांकि यह उत्तर का सरलीकृत संस्करण है, फिर भी यह मौलिक रूप से सही है। इसके अलावा, पूर्वाग्रह के साथ, दो प्रकार के पूर्वाग्रह, आगे के पूर्वाग्रह और रिवर्स पूर्वाग्रह रहते हैं।

जैसा कि मुझे यकीन है कि आप जानते हैं, एक डायोड (पीएन जंक्शन) एक तरफा राजमार्ग की तरह काम करता है क्योंकि यह एक दिशा में दूसरी दिशा की तुलना में अधिक आसानी से प्रवाह की अनुमति देता है। संक्षेप में, एक डायोड आमतौर पर एक दिशा में करंट का संचालन करता है, और वे जिस वोल्टेज पर लागू होते हैं, वह एक वर्णित फॉरवर्ड बायसिंग ओरिएंटेशन का अनुसरण करता है। हालाँकि, जब वोल्टेज विपरीत दिशा में चलता है, तो हम इस अभिविन्यास को रिवर्स बायस कहते हैं। इसके अलावा, जब रिवर्स बायस में, एक मानक पीएन जंक्शन डायोड आमतौर पर चेक वाल्व के इलेक्ट्रॉनिक संस्करण की तरह, करंट के प्रवाह को बाधित या अवरुद्ध करेगा।

फॉरवर्ड बायस बनाम रिवर्स बायस

एक मानक डायोड में, फॉरवर्ड बायसिंग तब होता है जब डायोड में वोल्टेज करंट के प्राकृतिक प्रवाह की अनुमति देता है, जबकि रिवर्स बायसिंग डायोड में विपरीत दिशा में वोल्टेज को दर्शाता है।

हालांकि, रिवर्स बायसिंग के दौरान डायोड में मौजूद वोल्टेज करंट का कोई महत्वपूर्ण प्रवाह उत्पन्न नहीं करता है। इसके अलावा, यह विशेष विशेषता प्रत्यावर्ती धारा (AC) को प्रत्यक्ष धारा (DC) में बदलने के लिए फायदेमंद है।

इस विशेषता के लिए इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल नियंत्रण सहित कई अन्य उपयोग हैं।

जेनर डायोड प्लेसमेंट ज्ञान एक डिजाइन बना या बिगाड़ सकता है।

 

एक डायोड का संचालन

इससे पहले, मैंने मानक डायोड संचालन का अधिक सरलीकृत विवरण प्रदान किया था। डायोड की विस्तृत प्रक्रिया को समझना कुछ चुनौतीपूर्ण हो सकता है क्योंकि इसमें क्वांटम यांत्रिकी की समझ शामिल होती है। डायोड ऑपरेशन नकारात्मक चार्ज (इलेक्ट्रॉनों) और सकारात्मक चार्ज (छेद) के प्रवाह से संबंधित है। तकनीकी रूप से बोलते हुए, हम एक अर्धचालक डायोड को पीएन जंक्शन के रूप में संदर्भित करते हैं। पीएन जंक्शन एक फोटोवोल्टिक सेल ऑपरेशन का भी एक अनिवार्य हिस्सा हैं।

सामान्य तौर पर, डायोड के उचित संचालन के लिए एक अन्य आवश्यक तत्व या प्रक्रिया की आवश्यकता होती है जिसे डोपिंग कहा जाता है। आप आसानी से विस्थापित इलेक्ट्रॉनों की अधिकता की सुविधा के लिए सामग्री के साथ अर्धचालक को डोप कर सकते हैं, जिसे हम एन-प्रकार या नकारात्मक क्षेत्र के रूप में संदर्भित करते हैं। इसके अलावा, उन इलेक्ट्रॉनों को आसानी से अवशोषित करने के लिए अतिरिक्त छिद्रों को बढ़ावा देने के लिए अर्धचालक को डोप करना भी संभव है, और हम इसे पी-प्रकार या सकारात्मक क्षेत्र के रूप में संदर्भित करते हैं। इसके अलावा, डायोड के सकारात्मक और नकारात्मक क्षेत्रों को इसका एनोड (पी) और कैथोड (एन) भी कहा जाता है।

कुल मिलाकर, यह दो सामग्रियों और उनके बाद के तालमेल के बीच अत्यंत कम दूरी (<मिलीमीटर) पर भिन्नता है जो डायोड संचालन की सुविधा प्रदान करती है। हालांकि, डायोड कार्यक्षमता केवल तभी संभव है, जब हम दो प्रकार (पी, एन) सामग्री को मर्ज करते हैं। इसके अलावा, इन दो प्रकार की सामग्रियों के विलय से हम पीएन जंक्शन कहते हैं। इसके अलावा, दो तत्वों के बीच मौजूद क्षेत्र को ह्रास क्षेत्र कहा जाता है।

नोट: ध्यान रखें कि उचित कार्यक्षमता के लिए, डायोड को डिप्लेशन क्षेत्र को पार करने के लिए न्यूनतम थ्रेशोल्ड वोल्टेज की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, डायोड के लिए ज्यादातर मामलों में न्यूनतम थ्रेशोल्ड वोल्टेज लगभग 0.7 वोल्ट है। इसके अलावा, रिवर्स-बायस वोल्टेज डायोड के माध्यम से थोड़ी मात्रा में करंट उत्पन्न करेगा, और इसे लीकेज करंट कहा जाता है, लेकिन आमतौर पर यह नगण्य होता है। अंत में, यदि आप एक महत्वपूर्ण रिवर्स वोल्टेज लागू करते हैं, तो यह डायोड के व्यापक इलेक्ट्रॉनिक ब्रेकडाउन का कारण बनेगा, इस प्रकार डायोड के माध्यम से विपरीत दिशा में करंट प्रवाहित होगा।

डायोड की कार्यक्षमता और संचालन जारी रहा

सामान्य तौर पर, जब प्रसार एन-प्रकार के क्षेत्र से इलेक्ट्रॉनों के बाद के आंदोलन की सुविधा प्रदान करता है, तो वे पी-प्रकार क्षेत्र के भीतर छिद्रों को भरना शुरू कर देते हैं। इस क्रिया का परिणाम p-प्रकार क्षेत्र के भीतर ऋणात्मक आयन बनाता है, इस प्रकार n-प्रकार क्षेत्र में धनात्मक आयनों को पीछे छोड़ देता है। कुल मिलाकर, इस क्रिया का शासी नियंत्रण विद्युत क्षेत्र की दिशा में रहता है। जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, इसका परिणाम लाभकारी विद्युत व्यवहार में होता है, निश्चित रूप से, आप वोल्टेज कैसे लागू करते हैं, यानी पूर्वाग्रह।

इसके अलावा, एक मानक पीएन जंक्शन डायोड के संबंध में, तीन बायसिंग स्थितियां और दो ऑपरेटिंग क्षेत्र हैं। तीन संभावित प्रकार की पूर्वाग्रह स्थितियां इस प्रकार हैं:

• फॉरवर्ड बायस: इस पूर्वाग्रह की स्थिति में पी-प्रकार की सामग्री के लिए एक सकारात्मक वोल्टेज क्षमता और डायोड में एन-प्रकार की सामग्री के लिए एक नकारात्मक शामिल होता है, इस प्रकार डायोड की चौड़ाई कम हो जाती है।

• रिवर्स बायस: इसके विपरीत, इस पूर्वाग्रह की स्थिति में पी-टाइप सामग्री के लिए एक नकारात्मक वोल्टेज क्षमता और डायोड में एन-टाइप सामग्री के लिए एक सकारात्मक कनेक्शन शामिल है, इस प्रकार डायोड की चौड़ाई बढ़ जाती है।

• शून्य पूर्वाग्रह: यह एक पूर्वाग्रह की स्थिति है जिसमें डायोड पर कोई बाहरी वोल्टेज क्षमता लागू नहीं होती है।

फॉरवर्ड बायसिंग बनाम रिवर्स बायसिंग और उनके वेरिएंस

एक रिवर्स बायस संभावित अवरोध को मजबूत करता है और चार्ज वाहक के प्रवाह को बाधित करता है। इसके विपरीत, एक आगे का पूर्वाग्रह संभावित अवरोध को कमजोर करता है, इस प्रकार जंक्शन पर करंट को अधिक आसानी से प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

फॉरवर्ड बायसिंग में, हम वोल्टेज आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल को एनोड से और नकारात्मक टर्मिनल को कैथोड से जोड़ते हैं। इसके विपरीत, रिवर्स बायस में, हम वोल्टेज आपूर्ति के सकारात्मक टर्मिनल को कैथोड से और नकारात्मक टर्मिनल को एनोड से जोड़ते हैं।

• एक आगे का पूर्वाग्रह संभावित क्षेत्र में विद्युत क्षेत्र के संभावित अवरोध की ताकत को कम करता है, जबकि एक रिवर्स पूर्वाग्रह संभावित अवरोध को मजबूत करता है।

• फॉरवर्ड बायस में एक एनोड वोल्टेज होता है जो कैथोड वोल्टेज से बड़ा होता है। इसके विपरीत, एक रिवर्स बायस में कैथोड वोल्टेज होता है जो एनोड वोल्टेज से बड़ा होता है।

• फॉरवर्ड बायस में पर्याप्त फॉरवर्ड करंट होता है, जबकि रिवर्स बायस में न्यूनतम फॉरवर्ड करंट होता है।

• डायोड की डिप्लेक्शन लेयर फॉरवर्ड बायस में काफी पतली होती है और रिवर्स बायस में ज्यादा मोटी होती है।

• फॉरवर्ड बायस डायोड के प्रतिरोध को कम करता है, और रिवर्स बायस डायोड के प्रतिरोध को बढ़ाता है।

• फॉरवर्ड बायस में करंट सहजता से बहता है, लेकिन रिवर्स बायस डायोड के माध्यम से करंट को प्रवाहित नहीं होने देता है।

• करंट का स्तर फॉरवर्ड बायस में फॉरवर्ड वोल्टेज पर निर्भर करता है, हालांकि, रिवर्स बायस में करंट की मात्रा न्यूनतम या नगण्य होती है।

• फॉरवर्ड बायस में, एक डिवाइस एक कंडक्टर के रूप में और एक इंसुलेटर के रूप में कार्य करेगा यदि रिवर्स बायस में।

पूर्वाग्रह क्षमता के आधार पर अपने सर्किट की योजना बनाना स्मार्ट विश्लेषण का प्रतीक है।

 

डायोड की दो अलग-अलग, लेकिन समान रूप से प्रभावी उपकरणों के रूप में कार्य करने की क्षमता इसे वास्तव में अनुकूली घटक बनाती है। डायोड की कार्यक्षमता पर पूर्वाग्रह के प्रभाव इस बात पर इष्टतम नियंत्रण प्रदान करते हैं कि डायोड आपके सर्किट डिजाइन में कौन सा कार्य करेगा। फॉरवर्ड और रिवर्स बायसिंग का उपयोग एक सर्किट डिजाइनर को डायोड की कार्यक्षमता पर इष्टतम नियंत्रण देता है।

शुक्र है, Cadence के डिज़ाइन और विश्लेषण टूल के सूट के साथ, आप सुनिश्चित करेंगे कि आपके डिज़ाइनर और प्रोडक्शन टीम आपके सभी PCB डिज़ाइनों में फ़ॉरवर्ड और रिवर्स बायसिंग तकनीकों के उपयोग को लागू करने की दिशा में एक साथ काम कर रहे हैं। एलेग्रो पीसीबी डिज़ाइनर वह लेआउट समाधान है जिसकी आप तलाश कर रहे हैं, और यह निर्विवाद रूप से आपके वर्तमान और भविष्य के पीसीबी डिज़ाइनों में फॉरवर्ड या रिवर्स बायसिंग डिज़ाइन रणनीतियों के कार्यान्वयन की सुविधा प्रदान कर सकता है। 

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