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文档简介
1、二级管工作原理(PN 结原理)学习0、小叙闲言前面已经写了两篇介绍放大器应用和MOSFET作驱动的文章:常规放大电路和差分放大电路和MOSFET使用与H 桥驱动问题 。 但是对它们的工作原理并没有进一步研究一下,今天写下这篇文章,主要是介绍二极管的工作原理,为后面的三极管和MOSFET工作原理的理解打下基础,然后,应该能理解放大器的工作原理,最后也就也能解决上两篇文章提出的问题了。1、 PN 结形成P( Positive )型和 N ( Negative)型可根据它们的载流子(载流子说得比较学术,其实就是导体里面能流动的带电粒子,为电子或者是空穴,空穴可以看作是带正电的电子)来区分。对半导体材
2、料(一般应该是硅Si)参入不同的杂质,就可以形成P 型半导体和N 型半导体。P 型半导体里面能够流动的粒子是空穴,N 型半导体里面能够流动的粒子是电子。它们的结构如下图1 所示,对于它们俩如何参杂以形成不同的半导体,我们可没必要再研究下去,除非你是专门搞半导体材料的。P 型半导体中的大红圆是负离子,由于材料的性质,它是不可移动的,而其中的小绿圆(空穴),是可移动的,这一点很重要,请务必记住;同理N 型半导体,它里面的大绿圆(正离子)不可自由移动,而小红圆(电子)可自由移动。图 1 P 型和 N 型半导体结构简单了解了 P 型半导体和 N 型半导体之后,我们常说的PN 结是如何形成的呢,且看下方
3、图2 动图。当 P 型半导体和 N 型半导体接合在一起的时候,由于 P 型半导体中空穴浓度高, 而 N 型半导体中电子浓度高,因此会形成一个扩散运动,P 型半导体中空穴会向它浓度低的地方扩散,从而扩散到 N 型区,N 型半导体的电子也会向它浓度低的地方扩散,从而扩散到P 型区。这样一来, P 型区剩下不能自由移动的负离子,而N 型区剩下不能自由移动的正离子,一正一负, 在 PN 结内部形成了一个从左往右的内电场,基本上这个内电场就体现PN 结的工作特性。 另外有一点要说明的是,PN 结只是局部带电,即 P 型区呈负电,而N 型区呈负电,但是它们俩一中和,整体上是呈中性的。图 2 PN 结形成过
4、程2、 PN 结接正向电压当 PN 结接正向电压时,即 P 型区接电源的正极, N 型区接电源的负极。这时外加电源形成的电场就会与内电场方向相反,而当外电场的强度超过内电场的时候, PN 结就导通了,这时电子就可以从PN 结通过。如下图 3 动图所示,电路中,在导线上流动的是负电子,下图中为了方便起方,用的空穴表示,不会影响分析过程。在外部电场完全抵消内部电场之后,空穴就可以畅通无阻地通过PN 结了。图 3 PN 结接正向电压工作过程3、 PN 结接反向电压当 PN 结接反向电压时,P 型区的空穴会被电子抵消掉,而N 型区电子会流动到电源的正极,这样一来,会有助于内电场强度增强,更不利于电子通过PN 结。内电场不停地增强,会超过外部电源形成的电场强度,超过之后,电子就不能够通过PN 结了。在外部看来,就是反向电阻无穷大了。图 4 PN 结接反向电压心得总结PN 结的工作原理比较简单,但是为了做几个动图,花了不少时间。以前的图都是用VISIO 画的。因为好久没用PPT 了,就用PPT 画了文中所有的图,发现 PPT
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