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半导体是怎样控制电路里的电流的?

广播发烧网 发布于 电路及维修

半导体控制电流,核心靠改变导电能力,本质是控制载流子(电子/空穴)的数量和移动,主要有三种方式:

1. 掺杂控制:决定“天生”导电能力,半导体(硅、锗)本身导电很弱,通过掺杂微量杂质,改变载流子浓度:

N型:掺磷/砷 → 多出自由电子

P型:掺硼/镓 → 多出空穴

掺杂浓度越高,载流子越多,电流就越大。

这是静态、固定的控制,用来做电阻、导线、基础器件。

 

2. PN结:用电压控制“开关”和整流

 P和N半导体结合形成PN结,有单向导电性:

正向偏置(P正、N负)

势垒降低 → 载流子大量通过 → 导通,电流大

反向偏置(P负、N正)

势垒升高 → 载流子无法通过 → 截止,电流极小,通过加正向电压大小,可以控制通过的电流大小(二极管伏安特性)。

 

3. 场效应控制:最常用、最精确(晶体管核心)

以MOSFET(场效应管)为例:

在半导体上方加一层绝缘栅极,通过栅极电压形成电场:

电场强 → 吸引更多载流子形成导电沟道 → 电流大

电场弱 → 沟道变窄 → 电流小

电压不够 → 沟道消失 → 电流几乎为0

这就是电压控制电流,也是CPU、芯片、放大电路的基础。

简单总结

半导体控制电流,就是三句话:

1. 掺杂:定基础导电能力

2. PN结电压:控制导通/截止、整流

3. 栅极电场:精确调节载流子数量 → 精细控制电流大小。

 

 

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