二极管导通原理
二极管一般是由P型半导体和N型半导体结合而成,如下所示
P型半导体掺入大量3价原子,形成大量空穴,N型半导体掺入大量5价原子,形成大量电子。
所以P型半导体和N型半导体结合时在结合处会发生电子和空穴的扩散运动(本质是电子扩散运动)
N区电子向P区扩散移动,所以会在中间形成一个内电场,称为耗尽层,这个结称为PN结,内电场抑制电子的扩散方向,最后达到平衡状态。
接下来介绍给二极管通正向电压和反向电压的导通情况
首先是通正向电压
正向电压和内部耗尽层的电场方向相反,当正向电压达到一定程度(如0.7V导通电压),耗尽层电场抑制作用大大削弱,大量电子从N区移动到P区形成大电流,二极管导通
然后是通反向电压
正向电压和内部耗尽层的电场方向相同,N的大量电子无法转移到P区,而P区多子是空穴(自由电子含量非常稀少,这些少量电子从P区移动到N区形成的电流可忽略不计)此时相当于拓宽了耗尽层,无法形成电流,二极管截止。
三极管导通原理
以NPN三极管为例
NPN三极管,顾名思义,由两个PN结组合而成,一般结构如下所示
也可以等效为以下形式
接下来分析其工作过程原理,三极管由三种工作状态,截止区、放大区、饱和区
三极管内部结构如下:
发射极(e)设计成含有大量自由电子,基极(b)设计的非常薄,而集电极(c)设计的很宽
当Ub<Ue,且Ub<Uc,e区电子被抑制扩散到b区,此时三极管截止状态
当Ub>Ue,且Ub<Uc,e区电子扩散到b区和空穴结合,但是基极(b)设计的非常薄,此时的b区仍含有大量自由电子,由于Ub<Uc,电子从b区移动到c区,与二极管反向截止不同,此时电子运动形成的电流不可忽略,这部分电子运动称为漂移运动。
此时三极管的b极电流和c极电流成比例关系,三极管工作在放大状态
当Ub>Ue,且Ub>Uc,由以上分析,此时b区依旧含有大量自由电子,bc的PN结也是正偏,自由电子向c极扩散运动形成电流,此时b极电流和c极电流不成比例,三极管工作在饱和状态。
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