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1、二極管結(jié)構(gòu)原理
如下是功率二極管的原理圖:
二極管主要是由一個(gè)P型和一個(gè)N型半導(dǎo)體組成,算是最簡(jiǎn)單、使用最廣泛的器件,二極管的功能很簡(jiǎn)單 : 正向?qū)ǎ聪蜿P(guān)閉。
其原理就是一個(gè)PN的節(jié)的原理,而后面的三極管等都只是PN節(jié)的疊加,下面的知識(shí)幾乎是所有功率器件的基礎(chǔ)。
在實(shí)際二極管型號(hào)中一般會(huì)有一個(gè)白色的圈表示為負(fù)極。
從二極管的結(jié)構(gòu)來(lái)看,其實(shí)就是一個(gè)PN節(jié),只要PN足夠近(電子軌道連接)就使得PN節(jié)形成了一個(gè)大晶體,從而兩邊的載流子和相互交換移動(dòng)等。
然而P型半導(dǎo)體中空穴的濃度高,而N型半導(dǎo)體電子的濃度高,在沒(méi)有加電壓即沒(méi)有靜電場(chǎng)的情況下,不會(huì)存在載流子的漂移運(yùn)動(dòng),但由于載流子濃度差存在擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。
如上圖所示由于PN載流子濃度不同形成擴(kuò)散,擴(kuò)散前PN均不帶電呈中性,這里特別要注意的是PN半導(dǎo)體材料中的電子和空穴的濃度高不是說(shuō)其獨(dú)立的電子和空穴濃度,而是處于導(dǎo)帶中的電子和空穴濃度。
一旦產(chǎn)生擴(kuò)散以后P型半導(dǎo)體中會(huì)進(jìn)來(lái)更多的電子,而N型半導(dǎo)體中會(huì)進(jìn)來(lái)更多的空穴,所以P型半導(dǎo)體會(huì)帶上負(fù)電,而N性半導(dǎo)體會(huì)帶上正電。
這樣在擴(kuò)散的過(guò)程中會(huì)形成擴(kuò)散電流,其中中間區(qū)域肯定是首先開(kāi)始擴(kuò)散,這樣兩邊擁有不同的電荷就形成了靜電場(chǎng)。
如上圖所示在電場(chǎng)的作用下P中的電子會(huì)向N中漂移,形成N--》P的漂移電流,同樣空穴也是類似的,那么擴(kuò)散電流與漂移電流反向相反,最終擴(kuò)散電流與擴(kuò)散形成的電場(chǎng)產(chǎn)生的漂移電流相等形成了穩(wěn)態(tài)。
中間存在電荷的區(qū)域也叫空間電荷區(qū),空間電荷區(qū)以外是中性區(qū),這樣PN節(jié)交界處的電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng),越往兩邊越弱。