电源,电势,电场,高低电平转换

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电源  (电源对不同模块分配不同电压和逻辑电平 不同电压之间通过电平转换器转换以后交互)

电源内部化学能做功,从电源正极VDD抽取电子到负极GND。

1,电源正极VDD失去电子,堆积正电荷,形成高电势(3.3v)

2,电源负极GND获得电子,堆积负电荷,形成低电势(0v)

3,高电势和低电势形成的落差叫电势差,也叫电压,电压形成电场。

4,电场形成电场力导致电流从低电势流向高电势,但是由于电池化学能,阻止了低电势的电子流向高电势,但是电源的外接电路会遵循电场原理。

5,当电源内部化学能消失的时候,电源内部的电势差会趋于平衡,电场消失,外部电路电场也会一同消失。(没电了)

三种情况:

1,当半导体只连接电源正极,半导体和电源正极建立了电场,电子从半导体流向电源正极,电源正极不断把抽过来的电子转化为化学反应并变成金属锂存储,电源正极保持高电压不变,半导体变为高电势(同步电源正极VDD),电子迁移停止达到静电平衡。

2,当半导体只连接电源负极,半导体和电源负极建立了电场,电子从电源负极流向半导体,半导体内的电子浓度增加,电势降低,直到接近电源负极电势,最终达到静电平衡。

3,电源正负极同时连接半导体,形成外电场,电源负极向半导体注入电子,电子穿过半导体流向电源正极,电源正极吸引电子并形化学反应以后通过离子迁移使得电子消耗的同时,负极能够持续释放电子,最后形成闭环。

几个重要概念

1,高电势:正电荷聚集区。   特性:排斥正电荷(吸引电子)。

2,低电势:负电荷聚集区。   特性:吸引正电荷(排斥电子)。

3,电压(电势差):两点间的电势差,单位是伏特。例如电源正极3.3v,负极0v(0v是相对于3.3v的差值来定义的)

4,电场:只要数字电路中两点有电势差,就会瞬间形成电场(电场的作用范围刚好是两点间),当两点间电势差(电压)为0的时候,电场会消失。

5,电场库仑力:电场会对电场内的电荷施加库仑力,导致自由电子逆电场方向移动形成电流  或者空穴顺电场方向移动。电场方向为高电势→低电势。

5,电荷重分布与泄放:电流或者空穴流动像多米诺骨牌效应一样瞬间传导,形成电荷重分布与泄放效应,电荷重分布与泄放速度极短,使得高电势正电荷中合被瞬间拉低到低电势,或者低电势瞬间被拉高到高电势,也就完成了高电平低电平的转换。(实际也是高低电平的传输的原理) 其中高电势→低电势(电子流动导致) 低电势→高电势(空穴流导致)

7,高低电平:在数字电路中代表高电势和低电势。

总结:电势差→电场→电子流或空穴流→电荷重分布与泄放→电荷量变化→电势变化→高低电平转换

1. 在数字电路(逻辑电平)中:

  • 高电平 ≈ 高电势,低电平 ≈ 低电势,但需满足电路定义的电压范围。
    • 例如:在TTL逻辑电路中:
      • 高电平:≥2.4V(逻辑1),对应高电势。
      • 低电平:≤0.8V(逻辑0),对应低电势。
    • 关键点:电平是逻辑概念,电势是物理概念。只有电势在电路规定的阈值内时,才能等同于逻辑电平。

2. 在模拟电路或电源中:

  • 高电势 ≠ 高电平,因为“电平”是数字逻辑的术语,而模拟电路中只谈电势或电压。
    • 例如:电池正极是高电势(如+3.7V),负极是低电势(0V),但这里不称为“高/低电平”。