Hyrje Në Tensionin E Ortekëve

Nëse jeni student i inxhinierisë ose inxhinier, me siguri e dini se sa i rëndësishëm është voltazhi në elektronikë.

Por çfarë ndodh me tensionin e ortekëve? Kjo gjë interesante ndodh kur një kryqëzim gjysmëpërçues pn ka një rritje të papritur të rrymës, gjë që bën që materiali të prishet.

Edhe pse tingëllon si një forcë shkatërruese, prishja e ortekut është tani një pjesë e rëndësishme e shumë pajisjeve elektronike, si fotodiodat dhe diodat Zener.

Të kuptuarit e tensionit të ortekëve dhe se si mund të përdoret në jetën reale mund të jetë një ndryshim i lojës për inxhinierët dhe t'i ndihmojë ata të bëjnë dizajne më të mira dhe më efikase.

Pra, ejani së bashku me ne ndërsa unë flas për botën magjepsëse të tensionit të ortekëve dhe se si ai ndikon në fushën e inxhinierisë.

Përkufizimi zyrtar:

Tensioni i kundërt i kërkuar për të shkaktuar prishjen e ortekëve në një kryqëzim gjysmëpërçues pn.

Tensioni i ortekut dhe Gjerësia e Shtresës së Shtresës

Tensioni i ortekut është voltazhi në të cilin ndodh prishja e ortekut në një diodë të kryqëzimit pn.

Kur vendoset një paragjykim i kundërt në një kryqëzim pn të ndotur lehtë, fusha elektrike i shpejton elektronet në shtresën e varfërimit, duke u dhënë atyre shumë shpejtësi.

Kjo energji mund të shkaktojë jonizimin e atomeve në rrjetën kristalore, duke rezultuar në një rrjedhë të madhe rryme.

Marrëdhënia ndërmjet gjerësisë së shtresës së zbrazjes dhe tensionit të ortekut

Tensioni i ortekut të një diode lidhet me gjerësinë e shtresës së varfërimit në një kryqëzim gjysmëpërçues.

Pjesa e kryqëzimit pn ku nuk ka bartës të lirë të ngarkesës quhet shtresa e zbrazjes.

Bëhet kur transportuesit e pakicave lëvizin nëpër kryqëzimin pn. Kjo e bën një rajon me një tarifë neto që ndalon më shumë transportues minoritarë të lëvizin.

Sa e gjerë është shtresa e varfërimit varet nga sasia e dopingut dhe tensioni i paragjykimit që përdoret. Diodat me tension të lartë prishjeje dopohen lehtë, gjë që i bën shtresat e varfërimit që janë të gjera.

Diodat me tension të ulët prishjeje, nga ana tjetër, janë shumë të dopuara, gjë që i bën shtresat e varfërimit që janë të ngushta.

Tensioni i ortekut do të jetë më i madh nëse shtresa e varfërimit është më e madhe. Kjo është për shkak se shtresat më të gjera të varfërimit kanë një fushë elektrike më të madhe, e cila i shpejton elektronet në shpejtësi më të mëdha.

Kjo bën që më shumë elektrone të bëhen jone, kështu që voltazhi i ndarjes është më i lartë.

Konsideratat e projektimit

Kur bëni dioda kryqëzimi pn, është e rëndësishme të mendoni për marrëdhënien midis tensionit të ortekëve dhe gjerësisë së shtresës së varfërimit.

Një diodë me një tension të lartë prishjeje është e dobishme për shumë gjëra, si rregullimi i tensionit dhe ndryshimi i rrjedhës së energjisë.

Për të arritur një tension të lartë prishjeje, shtresa e zbrazjes duhet të jetë e gjerë, gjë që mund të arrihet duke përdorur material gjysmëpërçues pak të dopuar.

Shkurtimisht, voltazhi i ortekëve është tensioni në të cilin prishja e ortekut shkakton prishjen e diodës së kryqëzimit pn.

Tensioni i ortekut është i lidhur me gjerësinë e shtresës së varfërimit sepse ndikon në tensionin në të cilin dioda prishet.

Kuptimi i marrëdhënies midis tensionit të ortekut dhe gjerësisë së shtresës së varfërimit është i rëndësishëm për projektimin dhe optimizimin e diodave të kryqëzimit pn për përdorime të ndryshme.

Ndarja e ortekut në kryqëzimet gjysmëpërçuese PN

Prishja e ortekut është një proces që ndodh kur voltazhi i kundërt në një kryqëzim pn të ndotur lehtë është më i lartë se një nivel i caktuar, i quajtur tensioni i prishjes.

Në këtë tension, fusha elektrike në kryqëzim është mjaft e fortë për të shtyrë elektronet dhe për t'i shkëputur ato nga lidhjet e tyre kovalente.

Elektronet e lira më pas godasin atomet e tjera në pajisje, duke lëshuar më shumë elektrone dhe duke shkaktuar një ortek rryme.

Ky quhet "shumëzimi i bartësit" dhe bën që rrjedha e rrymës përmes kryqëzimit pn të rritet ndjeshëm.

Mekanizmi i zbërthimit të ortekut dhe krahasimi me zbërthimin e Zenerit

Ndarja e ortekut ndodh kur elektronet e lira dhe atomet në pajisje përplasen me njëri-tjetrin.

Ndarja e Zenerit, nga ana tjetër, shkaktohet nga një fushë e fortë elektrike në kryqëzimin pn.

Si shpërbërja e ortekut ashtu edhe ajo e Zenerit përfshijnë krijimin dhe lëvizjen e elektroneve dhe vrimave brenda materialit gjysmëpërçues.

Por ndryshimi më i madh midis dy llojeve të zbërthimit është se si bëhet çifti elektron-vrima.

Dallimet midis Avalanche dhe Zener Breakdowns

Prishja e ortekut është e pakthyeshme dhe ndodh në një tension të kundërt më të lartë se prishja e Zener.

Tensioni i prishjes kontrollohet nga sasia e dopingut në materialin gjysmëpërçues.

Ndërsa sasia e dopingut rritet, si koeficienti i temperaturës së metodës së ortekëve ashtu edhe madhësia e tensionit të prishjes rriten.

Zbërthimi i ortekut ndodh në materialet me një sasi të vogël dopingu, ndërsa zbërthimi i Zenerit ndodh në materialet me shumë doping.

Kryqëzimi i një diode nuk do të kthehet atje ku ishte pas një avari orteku, por do të kthehet atje ku ishte pas një avarie Zener.

Prishjet e ortekëve ndodhin në pjesë të trasha të materialit gjysmëpërçues, ndërsa prishjet e Zenerit ndodhin në pjesë të holla.

Vlen të përmendet se të dy llojet e avarive nuk ka të ngjarë të ndodhin në të njëjtën kohë.

Çdo lloj prishjeje shkaktohet nga gjëra të ndryshme dhe nuk ka gjasa që të dyja të ndodhin në të njëjtën kohë.

Video: Kuptimi i efektit të ortekëve: një hyrje

Këshillë: Aktivizoni butonin e titrave nëse ju nevojitet. Zgjidhni "përkthim automatik" në butonin e cilësimeve, nëse nuk jeni të njohur me gjuhën angleze. Mund t'ju duhet së pari të klikoni në gjuhën e videos përpara se gjuha juaj e preferuar të bëhet e disponueshme për përkthim.

Aplikime praktike të zbërthimit të ortekëve

Prishja e ortekut është një fenomen që mund të ndodhë si në materialet izoluese ashtu edhe në ato gjysmëpërçuese.

Kjo është kur një rrymë e madhe mund të rrjedhë përmes materialeve që zakonisht janë izolues të mirë.

Procesi mund të përdoret në pajisjet elektronike për të bërë gjëra të dobishme si ndalimi i mbitensioneve, mbrojtja nga mbitensioni, përdorimi si referencë e tensionit dhe krijimi i burimeve aktuale.

Shtypja e rritjes

Në qarqet e shtypjes së mbitensionit, prishja e ortekëve përdoret për të mbrojtur pajisjet elektronike nga goditjet e tensionit të shkaktuara nga goditjet e rrufesë, pulset elektromagnetike ose gjëra të tjera.

Në këtë rast, pajisja që do të mbrohet lidhet paralelisht me një diodë orteku.

Kur voltazhi në të gjithë pajisjen është më i lartë se voltazhi i prishjes së diodës, dioda shkon në rajonin e prishjes së ortekëve, gjë që largon tensionin shtesë nga pajisja që mbrohet.

Kjo parandalon që rritja e energjisë elektrike të mos dëmtojë pajisjen.

Qarqet e mbrojtjes nga mbitensioni

Ndarja e ortekut përdoret gjithashtu në qarqet që mbrojnë pajisjet elektronike nga dëmtimi nga tensioni i tepërt.

Në këto qarqe, pajisja që do të mbrohet lidhet në seri me një diodë orteku.

Kur voltazhi në të gjithë pajisjen është më i lartë se voltazhi i prishjes së diodës, dioda shkon në rajonin e prishjes së ortekëve, gjë që kufizon tensionin në të gjithë pajisjen që mbrohet.

Qarqet e referencës së tensionit

Në qarqet e referencës së tensionit, prishja e ortekëve përdoret për t'u siguruar që tensioni i referencës është i qëndrueshëm dhe i saktë.

Si referencë e tensionit, në këto qarqe përdoret një diodë orteku me një anim prapa.

Tensioni i prishjes së diodës është shumë i qëndrueshëm dhe varet nga sa doping bëhet kur bëhet. Kjo e bën atë një tension të shkëlqyer referimi për aplikacionet që kërkojnë saktësi të lartë.

Burimet aktuale

Zbërthimi i ortekut përdoret në burimet e rrymës ku nevojitet një rrymë e qëndrueshme, si për shembull në qarqet e instrumenteve precize dhe matëse.

Në këto qarqe, një diodë orteku është e lidhur në seri me një rezistencë.

Tensioni i prishjes së diodës dhe vlera e rezistencës përcaktojnë se sa rrymë rrjedh nëpër qark.

Kontrolli dhe Parandalimi i Përhapjes së Ortekut

Në qarqet elektronike, ka një sërë mënyrash për të ndaluar ose kontrolluar prishjen e ortekëve.

Diodat e ortekut

Një diodë orteku është një mënyrë për të ndaluar shpërbërjen e një orteku. Diodat e ortekëve janë krijuar për të punuar në rajonin e prishjes së kundërt dhe ato përdoren për të mbrojtur qarqet nga tensionet që nuk janë të dëshiruara.

Kryqëzimi i një diode orteku është bërë që të prishet në mënyrë të barabartë në të gjithë kryqëzimin. Kjo nuk lejon që rryma të përqendrohet dhe të mos formohen pika të nxehta.

Ndryshe nga një diodë jo ortekësh, voltazhi i prishjes së një diodë orteku qëndron pothuajse i njëjtë me ndryshimet e rrymës.

Pajisjet e shtypjes kalimtare dhe shtrëngimi i tensionit

Qarqet elektronike gjithashtu mund të bëhen të sigurta nga prishja e ortekëve me ndihmën e pajisjeve të shtypjes kalimtare dhe shtrëngimit të tensionit.

Diodat Zener përdoren shpesh për të shtrënguar tensionin.

Kur përdoren dy dioda zener me të njëjtin tension zbërthimi të kundërt, një tension kalimtar i secilit polaritet do të mbërthehet në të njëjtin nivel tensioni zener.

MOSFET

Kur një tension është më i lartë se voltazhi i prishjes së MOSFET, ai gjithashtu mund të kalojë në një modalitet orteku, i cili mund të shkaktojë probleme.

Prishja e ortekut në MOSFET mund të shmanget me dizajn të mirë të qarkut dhe zgjedhje të kujdesshme të MOSFET-ve me vlerësimet e duhura të tensionit.

Mënyra të tjera për të parandaluar prishjen e ortekëve

Ka më shumë mënyra për të ndaluar prishjen e ortekëve në qarqet elektronike sesa thjesht përdorimi i diodave të ortekëve, pajisjeve të shtypjes kalimtare, shtrëngimit të tensionit dhe zgjedhjes së kujdesshme të MOSFET-ve.

Ja disa prej tyre:

Këshilla për parandalimin:	Përshkrim:
Rregullimi i nivelit të dopingut të diodës	Tensioni i prishjes së një diode varet nga sasia e dopingut që përdoret kur bëhet. Duke ndryshuar nivelin e dopingut, ju mund të rrisni tensionin e prishjes së ortekut dhe të ndaloni prishjen e ortekut.
Rritja e trashësisë së rajonit të varfërimit	Përqendrimi i dopingut dhe tensioni i paragjykimit ndikojnë në trashësinë e rajonit të varfërimit në një diodë. Duke e bërë rajonin e varfërimit më të trashë, tensioni i prishjes së ortekut mund të rritet dhe prishja e ortekut mund të ndalet.
Shpërndarja e duhur e nxehtësisë	Shumë nxehtësi mund të prishë diodat dhe të shkaktojë dështimin e tyre. Lavamanet e nxehtësisë dhe mënyra të tjera për të ftohur gjërat mund të ndihmojnë në parandalimin e prishjes së një orteku.
Siguresat dhe mbrojtëset e mbitensionit	Siguresat dhe mbrojtëset e mbitensionit ndihmojnë në mbrojtjen e qarqeve elektronike nga rritjet e tensionit dhe ngjarje të tjera kalimtare që mund të shkaktojnë dështimin e ortekut.

Prishja e tensionit dhe ortekut

Forca dielektrike dhe tensioni i prishjes

Aftësia e një materiali për të përballuar stresin elektrik pa u prishur dhe pa u bërë përçues matet me forcën e tij dielektrike. Volt për centimetër janë një mënyrë e zakonshme për ta matur atë.

Mundësia e dështimit në këtë tension është mjaft e ulët saqë izolimi mund të bëhet me supozimin se nuk do të prishet në këtë tension.

Tensionet e prishjes AC dhe tensionet e prishjes së impulsit janë të dyja mënyrat për të matur forcën dielektrike të një materiali.

Tensioni AC është frekuenca e linjës së rrjetit, ndërsa voltazhi i prishjes së impulsit imiton goditjet e rrufesë.

Zakonisht valës i duhen 1.2 mikrosekonda për t'u ngritur në amplitudë 90%, pastaj 50 mikrosekonda për t'u ulur përsëri në amplitudë 50%.

konkluzioni

Si përfundim, prishja e ortekëve dhe voltazhi mund të duken si ide të komplikuara që vetëm ekspertët mund t'i kuptojnë, por ato janë të dyja pjesë të rëndësishme të elektronikës moderne.

Duke ditur se si funksionojnë këto gjëra dhe si mund të përdoren në pajisjet elektronike, inxhinierët mund të bëjnë dizajne që janë më efikase dhe unike.

Studimi i tensionit dhe prishjes së ortekëve mund të jetë edhe më i rëndësishëm sepse tregon se sa e fuqishme dhe e dobishme mund të jetë elektronika.

Është e lehtë t'i marrësh si të mirëqena mjetet dhe makinat që përdorim çdo ditë, por është e mahnitshme të mendosh për forcat e mahnitshme që veprojnë brenda tyre.

Pra, ndërsa vazhdoni të mësoni për inxhinierinë, mos harroni të mahniteni nga zgjuarsia dhe kreativiteti që hyjnë në prodhimin e teknologjisë që përdorim çdo ditë.

Kush mund të thotë? Ndoshta ju do të jeni ai që do të gjeni gjënë tjetër të madhe në prishjen ose tensionin e ortekëve, gjë që do të çojë në gjëra edhe më të mëdha në të ardhmen.