西門子6ES7317-2AK14-0AB0
二極管的單向?qū)щ娞匦杂猛竞軓V,到底是什么原因讓電子如此聽話呢,?它的微觀機(jī)理是什么呢,?這里簡(jiǎn)單形象介紹一下:
假設(shè)有一塊P型半導(dǎo)體(用黃色代表空穴多)和一塊N型半導(dǎo)體(用綠色代表電子多),它們自然狀態(tài)下分別都是電中性的,,即不帶電,。如圖1所示。
圖1. P型和N型半導(dǎo)體
把它們結(jié)合在一起,,就形成PN結(jié),。邊界處N型半導(dǎo)體的電子自然就會(huì)跑去P型區(qū)填補(bǔ)空穴,留下失去電子而顯正電的原子,。相應(yīng)P型區(qū)邊界的原子由于得到電子而顯負(fù)電,,于是就在邊界形成一個(gè)空間電荷區(qū)。為什么叫“空間電荷區(qū)",?是因?yàn)檫@些電荷是微觀空間內(nèi)無法移動(dòng)的原子構(gòu)成的,。
空間電荷區(qū)形成一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng),電場(chǎng)方向由N到P,,這個(gè)電場(chǎng)阻止了后面的電子繼續(xù)過來填補(bǔ)空穴,,因?yàn)檫@時(shí)P型區(qū)的負(fù)空間電荷是排斥電子的。電子和空穴的結(jié)合會(huì)越來越慢,,最后達(dá)到平衡,,相當(dāng)于載流子耗盡了,,所以空間電荷區(qū)也叫耗盡層。這時(shí)PN結(jié)整體還呈電中性,,因?yàn)榭臻g電荷有正有負(fù)互相抵消,。如圖2所示。
圖2. PN結(jié)形成內(nèi)建電場(chǎng)
外加正向電壓,,電場(chǎng)方向由正到負(fù),,與內(nèi)建電場(chǎng)相反,削弱了內(nèi)建電場(chǎng),,所以二極管容易導(dǎo)通,。綠色箭頭表示電子流動(dòng)方向,與電流定義的方向相反,。如圖3所示,。
圖3. 正向?qū)顟B(tài)
外加反向電壓,電場(chǎng)方向與內(nèi)建電場(chǎng)相同,,增強(qiáng)了內(nèi)建電場(chǎng),,所以二極管不容易導(dǎo)通。如圖4所示,。當(dāng)然,,不導(dǎo)通也不是絕對(duì)的,一般會(huì)有很小的漏電流,。隨著反向電壓如果繼續(xù)增大,,可能造成二極管擊穿而急劇漏電。
圖4. 反向不導(dǎo)通狀態(tài)
圖5是二極管的電流電壓曲線供參考,。
圖5.二極管電流電壓曲線
圖6形象的展示了不同方向二極管為什么能導(dǎo)通和不能導(dǎo)通,,方便理解。
圖6. 不同方向?qū)ㄐЧ煌?/div>
生活中單向?qū)ǖ睦右膊簧?,比如地鐵進(jìn)站口的單向閘機(jī),,也相當(dāng)于二極管的效果:正向?qū)ǎ聪虿粚?dǎo)通,,如果硬要反向通過,,可能就會(huì)因?yàn)樘罅Α胺聪驌舸?破壞閘機(jī)了。
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實(shí)際兩個(gè)電感線圈距離很近,,就會(huì)有磁場(chǎng)能量的耦合,。我們知道變化的磁場(chǎng)可以在電感線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓,因此在一個(gè)線圈中的變化的電流就可以在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生變化的電壓,,稱這樣兩個(gè)電感線圈為耦合電感,。
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耦合互感的實(shí)際電路示意圖如上,其中兩個(gè)電流產(chǎn)生的磁鏈方向一致,。我們可以寫出兩個(gè)線圈上的磁鏈
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每個(gè)線圈上的感應(yīng)電壓分為兩項(xiàng),,自感電壓和互感電壓:
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互感電壓是另外一個(gè)線圈中變化的電流在本線圈上的感應(yīng)電壓,。在一定條件下,該互感電壓與另外線圈電流的變化率成比例,,比例系數(shù)稱為互感系數(shù),,簡(jiǎn)稱互感 M12=M21=M , 單位為亨利 (H)。
如果兩個(gè)線圈電流產(chǎn)生的磁鏈方向不一致,,如下圖所示
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則互感電壓的極性相反
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可以看出
1. 每個(gè)端口電壓包含兩項(xiàng):自感電壓和互感電壓,。
2. 在關(guān)聯(lián)的參考方向下,端口電流產(chǎn)生的自感電壓項(xiàng)為正,,而對(duì)互感電壓的貢獻(xiàn)正負(fù),,取決于兩電流產(chǎn)生的磁通方向是否一致。
3.為便于判斷互感電壓方向,,引入同名端的概念,。
同名端——互感元件兩個(gè)端口的一對(duì)端子,當(dāng)電流分別從這對(duì)端子流入(或流出)時(shí)所產(chǎn)生的磁通方向一致,。在端口上用一對(duì)圓點(diǎn)或特殊符號(hào)標(biāo)出同名端,可以避免用線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)判斷互感電壓極性,,從而可能建立互感元件電路模型