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N 型和 P 型材料在它们在一个公共结处连接在一起之前被认为是电中性的。然而，在瞬间发生连接扩散后，当电子穿过结填充空穴时，导致负离子出现在 P 材料中，这种作用会导致结的附近区域带上负电荷。离开 N 材料的电子使其产生正离子。
反过来，所有这些过程会导致结的 N 侧带上净正电荷。这种特殊的电荷产生倾向于迫使剩余的电子和空穴远离结。这个动作使得其他电荷载流子很难扩散穿过结。结果，电荷积聚或在结上出现势垒。
如下图所示。产生的势垒电位有一个小电池连接在 PN 结上。在给定的图中，观察这个势垒相对于 P 和 N 材料的极性。当晶体未连接到外部能源时，将存在此电压或电势。
锗的势垒电位约为 0.3
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最初，当结型二极管形成时，载流子之间存在独特的相互作用。在 N 型材料中，电子很容易穿过结以填充 P 材料中的空穴。这种行为通常称为扩散。扩散是一种材料中载流子的高度积累和另一种材料中较低的聚集的结果。
一般来说，靠近结的载流子只参与扩散过程。离开 N 材料的电子会在其位置产生正离子。在进入 P 材料填充空穴时，这些电子会产生负离子。结果，结的每一侧都包含大量的正离子和负离子。
这些空穴和电子耗尽的区域通常称为耗尽区。这是一个缺乏多数电流载体的领域。通常，在形成 PN 结时会形成耗尽区。下图显示了结型二极管的耗尽区。
由 P 和 N 材料制成的晶体结构通常称为结型二极管。它通常被认为是一个双端设备。如下图所示，一个端子连接到 P 型材料，另一个连接到 N 型材料。
这些材料连接的公共键点称为结。结型二极管允许载流子沿一个方向流动并阻止电流沿相反方向流动。
下图显示了结型二极管的晶体结构。看一下 P 型和 N 型材料相对于结的位置。晶体的结构从一端到另一端是连续的。连接点仅作为一个分离点，代表一种材料的结束和另一种材料的开始。这种结构允许电子在整个结构中彻底移动。
下图显示了半导体物质在形成 PN 结之前的两部分。如指定的，材料的每个部分都有多数和少数载流子。
每种材料中载流
当向半导体器件施加电压时，电子电流流向源极的正侧，空穴电流流向源极的负侧。这种情况只发生在半导体材料中。
硅和锗是最常见的半导体材料。一般来说，半导体的电导率介于金属和绝缘体的电导率之间。
以下是关于锗的一些要点-
下图显示了硅和锗的原子结构。
半导体设
如前所述，每个原子可能有一个或多个自由电子，它们在外加场的影响下一直穿过金属内部。
下图显示了金属内的电荷分布。它被称为金属的电子气描述。
散列区域代表带正电荷的原子核。蓝点代表原子外壳中的价电子。基本上，这些电子不属于任何特定的原子，因此，它们失去了个人身份并在原子间自由漫游。
当电子连续运动时，每次与重离子碰撞时，传输方向都会发生变化。这是基于金属的电子气理论。碰撞之间的平均距离称为平均自由程。在给定时间内，在金属中以相反方向通过单位面积的电子，在随机的基础上，使平均电流为零。
原子外环中的电子数量仍然是导体和绝缘体之间差异的原因。众所周知，固体材料主要用于电子设备中以实现电子传导。这些材料可以分为导体、半导体和绝缘体。
然而，导体、半导体和绝缘体是通过能级图来区分的。此处将说明使电子离开其价带并进入传导所需的能量。该图是材料中所有原子的组合。绝缘体、半导体和导体的能级图如下图所示。
底部是价带。它代表最接近原子核的能级，价带中的能级保持平衡原子核正电荷所需的正确电子数。因此，这个带被称为填充带。
在价带中，电子与原子核紧密结合。在能级中向上移动，电子在每个后续能级中与原子核的结合更加轻微。在靠近原子核的能级中干扰电子并不容易，因为它们的
众所周知，原子核与特定原子的电子的距离是不相等的。通常，电子在明确定义的轨道上旋转。特定数量的电子只能通过外壳或轨道保持。原子的电导率主要受外壳电子的影响。这些电子与电导率有很大关系。
导电是电子不规则或不受控制的运动的结果。这些运动使某些原子成为良好的电导体。具有这种类型原子的材料在其外壳或轨道中具有许多自由电子。
相比之下，绝缘材料的自由电子数量相对较少。因此，绝缘体的外壳电子往往会牢牢地保持其位置，几乎不允许任何电流流过它。因此，在绝缘材料中，很少发生导电性。
在导体和绝缘体之间，还有第三类原子（材料），称为半导体。一般来说，半导体的电导率介于金属和绝缘体
如何设计电池管理系统
在过去十年中，电池供电的应用已变得司空见惯，此类设备需要一定程度的保护以确保安全使用。电池管理系统 (BMS) 监控电池和可能的故障情况，防止电池出现性能下降、容量衰减甚至可能损害用户或周围环境的情况。BMS 还负责提供准确的充电状态 (SoC) 和健康状态 (SoH) 估计，以确保在电池的整个生命周期内提供信息丰富且安全的用户体验。设计合适的 BMS 不仅从安全的角度来看至关重要，而且对于客户满意度也很重要。
用于低压或中压的完整 BMS 的主要结构通常由三个 IC 组成：模拟前端 (AFE)、微控制器 (MCU) 和电量计（见图 1）。电量计可以是独立的 IC，也可
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