Einer der Hauptunterschiede zwischen Vorwärts- und Rückwärtsvorspannung besteht darin, dass bei der Vorwärtsvorspannung der Pluspol der Batterie mit dem Halbleitermaterial vom p-Typ und der Minuspol mit dem Halbleitermaterial vom n-Typ verbunden ist. Bei der umgekehrten Vorspannung ist das n-Typ-Material mit dem positiven Pol der Versorgung und das p-Typ-Material mit dem negativen Pol der Batterie verbunden. Die Vorspannung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung wird in der folgenden Vergleichstabelle unterschieden.
Vorspannung bedeutet, dass die elektrische Versorgung oder die Potenzialdifferenz mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist. Es gibt zwei Arten von Potentialdifferenzen, nämlich die Vorwärtsspannung und die Sperrvorspannung.
Die Vorwärtsspannung verringert die Potentialbarriere der Diode und schafft einen einfachen Weg für den Stromfluss. Bei der Sperrvorspannung erhöht die Potentialdifferenz die Stärke der Barriere, die die Ladungsträger daran hindert, sich über den Übergang zu bewegen. Die Sperrvorspannung bietet dem Stromfluss einen hochohmigen Pfad, so dass kein Strom durch den Stromkreis fließt.
Inhalt: Vorwärtsvorspannung vs. Rückwärtsvorspannung
- Vergleichsdiagramm
- Definition
- Schlüsselunterschiede
Vergleichsdiagramm
| Basis für den Vergleich | Forward Biasing | Reverse Biasing |
|---|---|---|
| Definition | Die externe Spannung, die an die PN-Diode angelegt wird, um die Potentialbarriere zu verringern und einen leichten Stromfluss durch die Diode zu ermöglichen, wird als Vorwärtsspannung bezeichnet. | Die äußere Spannung, die an den PN-Übergang angelegt wird, um die Potentialbarriere zu verstärken und den Stromfluss durch ihn zu verhindern, wird als Sperrvorspannung bezeichnet. |
| Symbol |  |
 |
| Anschluss | Der positive Pol der Batterie ist mit dem P-Halbleiter des Geräts verbunden und der negative Anschluss mit dem N-Typ-Halbleiter | Der negative Anschluss der Batterie ist mit dem P-Bereich verbunden und der positive Anschluss der Batterie ist mit dem N-Typ-Halbleiter verbunden. |
| Barrierepotential | Reduziert | Stärkt |
| Spannung | Die Spannung einer Anode ist größer als die einer Kathode. | Die Spannung einer Kathode ist größer als die einer Anode. |
| Vorwärtsstrom | groß | klein |
| Verarmungsschicht | dünn | dick |
| Widerstand | Niedrig | Hoch |
| Stromfluss | Erlaubt | Verhindert |
| Stromstärke | Abhängig von der Durchlassspannung. | Nullpunkt |
| Betrieb | Leiter | Isolator |
Definition der Vorwärtsspannung
Bei der Vorwärtsspannung wird die externe Spannung über der PN-Diode angelegt. Diese Spannung hebt die Potentialbarriere auf und ermöglicht einen niederohmigen Stromfluss. Die Vorwärtsspannung bedeutet, dass der positive Bereich mit dem p-Terminal der Stromversorgung und der negative Bereich mit dem n-Typ des Bauelements verbunden ist.
Die Spannung der Potentialbarriere ist sehr gering (fast 0,7 V für Silizium- und 0,3 V für Germanium-Übergänge), so dass nur sehr wenig Spannung für die vollständige Beseitigung der Barriere erforderlich ist. Durch die vollständige Beseitigung der Barriere entsteht ein Pfad mit geringem Widerstand für den Stromfluss. Somit beginnt der Strom durch die Sperrschicht zu fließen. Dieser Strom wird als Vorwärtsstrom bezeichnet.
Definition der umgekehrten Vorspannung
Bei umgekehrter Vorspannung ist der negative Bereich mit dem positiven Pol der Batterie verbunden und der positive Bereich mit dem negativen Pol. Das umgekehrte Potential erhöht die Stärke der Potentialbarriere. Die Potenzialbarriere widersteht dem Fluss der Ladungsträger über den Übergang. Es entsteht ein hochohmiger Pfad, in dem kein Strom durch den Stromkreis fließt.
Hauptunterschiede zwischen Vorwärts- und Rückwärtsvorspannung
- Die Vorwärtsvorspannung verringert die Stärke der Potenzialbarriere, wodurch der Strom leicht über den Übergang fließen kann, während die Rückwärtsvorspannung die Potenzialbarriere verstärkt und den Fluss der Ladungsträger behindert.
- Bei der Vorwärtsvorspannung ist der Pluspol der Batterie mit dem p-Bereich und der Minuspol mit dem n-Typ-Material verbunden, während bei der Sperrvorspannung der Pluspol der Versorgung mit dem n-Typ-Material und der Minuspol mit dem p-Typ-Material der Vorrichtung verbunden ist.
- Die Vorwärtsvorspannung baut das elektrische Feld über dem Potential auf, das die Stärke der Potentialbarriere verringert, während die Sperrvorspannung die Stärke der Potentialbarriere erhöht.
- Hinweis: Die Potentialbarriere ist die Schicht zwischen der PN-Übergangsdiode, die die Bewegung der Elektronen über den Übergang einschränkt.
- Bei der Vorwärtsvorspannung ist die Spannung der Anode größer als die der Kathode, während bei der Sperrvorspannung die Spannung der Kathode größer als die der Anode ist.
- Die Vorwärtsvorspannung hat einen großen Vorwärtsstrom, während die Sperrvorspannung einen sehr kleinen Vorwärtsstrom hat.
- Anmerkung – Der Strom in der Diode, wenn er in Vorwärtsrichtung fließt, wird als Vorwärtsstrom bezeichnet.
- Die Verarmungsschicht der Diode ist in Vorwärtsvorspannung sehr dünn und in Sperrvorspannung dick.
- Hinweis – Die Verarmungsschicht ist der Bereich um den Übergang, in dem die freien Ladungsträger verarmt werden.
- Die Vorwärtsvorspannung verringert den Widerstand der Diode, während die Rückwärtsvorspannung den Widerstand der Diode erhöht.
- Bei Vorwärtsvorspannung fließt der Strom leicht durch den Stromkreis, während bei Rückwärtsvorspannung der Strom nicht fließen kann.
- Bei Vorwärtsvorspannung hängt die Größe des Stroms von der Vorwärtsspannung ab, während bei Rückwärtsvorspannung die Größe des Stroms sehr klein oder vernachlässigbar ist.
- Bei Vorwärtsspannung arbeitet das Bauelement als Leiter, während bei Sperrvorspannung das Bauelement als Isolator wirkt.
Die Vorwärtsspannung der Siliziumdiode beträgt 0,7 Volt und die Vorwärtsspannung der Germaniumdiode 0,3 Volt.