一文弄懂新能源汽车电子元件二极管三极管的结构和工作原理(1/2)

在说三极管之前,我们先说下二极管,这个是基础中的基础啊, 弄懂了这个

后面的三极管,mosfet,igbt之类的本质上都是PN结二极管组成的,包括

里面的寄生参数, 比如寄生参数. 当然这里我们不会过多的说,说些比较基础的

这个一定要搞懂整明白,整不明白后面的三极管部分根本看不下去, 搞懂了就打通的奇经八脉,自然会练成半导体神功,明白吧

------先用白话通俗语言解释下,适合小白--------------

二极管就是PN结

p是positive的缩写,就是里面都是正电荷的物质

n是negtive负的缩写, 里面绝大部分都是负电荷(电子)的物质

PN介于导通与不导通之间, 如果想导通,必须给点刺激(正向电压)才行,

我们用在住在两地的居民P和N打比方 ,以人员交往流动的情况来衡量是不是导通的

两地之间有一段距离, 正常情况下路不通或者说只有很小的土路, 没人刺激他,零零星星的来往,

正常情况下,两边相安无事, 各自不打扰

而加正电压的情况下,

p里面住的大部分正电荷住在里面,但是大部分能跑到N去

n里面大部分的电子住在里面能跑到p家里去, 两头互通 ,就算导通

加反向电压的情况,

道路非但没打通, p,n各自管的更严了, p把自家人往家里拉,n把自家的电子往自己家里拉,是不是人员不流动了啊

------------进阶篇-----------------

好,那么先从一张图开始,二极管,也叫PN结,

朋友们有没有想过

为什么叫PN结呢,?

P就是positve 代表里面的半导体物质大部分都是给正电才能导通

N就是相反, 负电才能导通,

什么叫做导电状态呢

就是半导体里面自由电荷(空穴和电子) 可以有规律的贯穿整个结构

具体到这个半导体就是 正电荷可以大量的跑到n半区

负电荷可以大量的跑到p半区

那有朋友会问那少量的怎么算呢, 少量的那叫漏电啊,哈哈,那个不是我们想要的东西(因为p区大部分是正电荷,但是也会有很少的电子,同理N区大部分是电子,也有少量正电荷)

在不通电的情况下,p区是不是有大量正电荷啊 ,人往高处走,水往低处流,

他有些自然会往n区跑,就像高温和低温结合,高温的会往低温跑一样,这个是自然现象, 这个现象就叫做扩散

同理n区的电子也会扩散到p区里面去 ,

这个扩散带来一个问题,我们学过化学, 电子丢失后,是不是变成正离子, 同理

正电荷跑走后,就变成负离子,就是下图所示的区域

1就是留下的正离子。2就是留下的负离子。他们都是不能动的,

不能动但是又有电压, 形成了一个电场, 我们叫做内建电场,

有趣的现象来了 ,刚才扩散运动,把电子往p区挪动, 空穴正电荷往n区移动

而我们这个内建电场的起到了相反的作用,

我们看图

1就是内建电场

2是正电荷受到电场作用,往p的外侧跑

3 是负电荷受到内建电场作用往n的外侧跑

这个过程叫做漂移 , 和扩散运动的方向相反.

打个比方,内建电场也就是为什么即使我们给二极管施加正向电压,也需要大概0.7v左右的(看材料,这个是硅的)电压去克服它, 让导电的电荷能跑到另一边去

这个内建电场的区域学术上把它叫做耗尽区

有了上面的基本概念, 我们就举个二极管两端施加正电压的情况(就是p点电压为正电, n点电压为负)

看图

1 是不是我们施加的电场方向

2 负电荷运动方向是不是和电场方向上相反,没毛病吧 初中物理知识

3 正电荷运动方向和电场相同

当电压大与0.7V,内建电场是不是类似于抵消了, 然后都是外加电场的作用

大量的电子可以移动到另一边了

这把就导通啦,

如果施加反相电压, 结果是不是相反啊 ,南辕北辙的效果

放一张正偏和反偏的对比图

看到没, 反偏的时候,这个外加的电场根本不是促进交流, 而是各自把各自的电荷往自己家里拉 啊, 看看结构里的电荷分布

而正篇的时候,这个电场就够意思, 拉兄弟一把, 促进兄弟交流

先把这部分好好看看,看明白,下一次我们讲正题三极管, 你就非常容易理解了

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