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半导体接近开关工作原理

2023-10-16 12:13:18 科技数码 1865浏览

半导体接近开关是一种基于半导体材料的电子元件,具有类似于开关的功能。其工作原理是借助于半导体材料的特性,在外加电场或光照作用下,改变其电阻或电导*,从而实现开关状态的改变。

半导体接近开关工作原理

在半导体接近开关中,常用的半导体材料有硅(Si)和锗(Ge)。这些材料中掺杂有掺杂剂(例如砷(As)或硼(B)),在晶格中存在着额外的净离子,形成了载流子。当电场或光照作用于半导体材料时,能带结构发生变化,激发或重新排列了载流子,从而改变了半导体材料的电阻或电导*。

例如,当外加电场作用于半导体材料时,正负电荷会分开,形成电势差。这个电场会改变半导体材料中的能带结构,从而引起电子发射和再捕获。当电子发射流过材料中的阻堵区域时,电阻会减小,实现导通。而当电子被再捕获回到带隙区域时,电阻又会增大,实现断开。

类似地,当光照作用于半导体材料时,光子能量被传递给半导体中的电子,从而提升其能量级。当光子能量高于带隙能量时,电子可以跃迁到导带中,形成自由电子。这会导致电流的形成,实现导通。而当光子能量低于带隙能量时,电子的能量无法被提升到足够的级别,无法形成电流,实现断开。

综上所述,半导体接近开关通过改变半导体材料的电阻或电导*,实现了开关状态的改变。它在电子设备中具有广泛的应用,例如光电传感器、电源管理等。

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