车身域控制器：1.基础电子电器知识——半导体器件

半导体器件是所有现代电子电路的核心，它们利用半导体材料（如硅、锗）的特殊导电特性来控制电流。在BDC中，这些器件构成了信号处理、开关、驱动和保护等功能的基础。

下面将车身域控制器简称为BDC。

1.二极管

基本原理

最简单的半导体器件，本质上是一个PN结。其核心特性是单向导电性：在正向施加电压时导通，允许电流流过；在反向施加电压时截止，阻止电流流过，直到达到反向击穿电压。

关键特性/参数

• 正向压降
• 反向击穿电压
• 最大正向平均电流
• 峰值正向平均电流
• 反向漏电流
• 反向恢复时间

常见类型及其BDC应用

• 整流二极管：主要用于将交流变为直流（BDC内部的辅助电源或某些传感器接口可能涉及），或作为通用开关。反向恢复时间较长。
• 肖特基二极管：正向压降低，反向恢复时间极短（接近零）。

• • BDC应用：用作开关电源中的续流二极管或输出整流（效率高），高速信号的钳位保护，有时也用于低压降的反向极性保护。

• 齐纳二极管：特殊设计使其能在反向击穿区稳定工作，提供一个相对恒定的电压（齐纳电压）。

• • BDC应用：提供简单的电压基准，过压保护（电压钳位），简单的电压调节。

• TVS二极管：专门设计用于吸收瞬态高能量脉冲（如ESD静电放电、抛负载、感性负载切换产生的尖峰），响应速度极快。

• • BDC应用：广泛应用于BDC的电源输入端、通信接口（CAN、LIN）和暴露在外部环境的I/O端口，进行ESD和瞬态过压保护。可以是单向或双向。

• 开关二极管：为快速开关应用优化，反向恢复时间较短，通常用于小信号场合。
• 发光二极管：通电时发光。

BDC中的主要作用

• 反向极性保护（虽然常用MOSFET替代）
• 续流（用于继电器、电磁阀等感性负载）
• 电压钳位/TVS保护
• 整流（较少）
• 信号检波（很少）

2.三极管

基本原理

由两个背靠背的PN结组成，分NPN和PNP型。它是一种电流控制器件：通过控制基极流入或流出的小电流，来控制集电极和发射极之间流过的大电流。

关键特性/参数

• 电流放大系数
• 集电极-发射极电压
• 集电极电流
• 基极-发射极饱和电压
• 集电极-发射极饱和电压
• 开关速度

BDC中的主要应用

• 开关：驱动小型继电器线圈、驱动LED指示灯、控制小功率负载（如蜂鸣器）。相比MOSFET，成本可能较低，驱动电路简单，但在效率和功率处理上通常不如MOSFET。
• 放大：用于小信号方法（现代BDC中较少见，通常用运放）。
• 电平转换：构建简单的电平转换电路。

注意：在许多BDC的开关应用中，BJT正逐渐被MOSFET或集成了驱动和保护功能的智能功率开关IC替代，尤其是在需要更高效率或更大电流的场合。

3.场效应管

基本原理

一种电压控制器件。通过施加在栅极和源极之间的电压来控制漏极和源极之间沟道的导电性。当超过阈值电压时，导通沟道，允许电流通过。

BDC中的主要应用（非常广泛）

• 负载驱动：BDC的核心功能之一，驱动车灯、小型电机（车窗、座椅、雨刮）、电磁阀、加热器等。常使用高边驱动或低边驱动。
• 反向极性保护：串联在电源路径上，利用其二极管或主动控制其导通/关断，实现低损耗的反极性保护。
• 电源切换与管理：控制BDC内部不同功能模块的电源通断。
• H桥驱动：用于需要正反转控制的直流电机（如电动车窗）。由4个MOSFET组成。
• PWM调光/调速：通过快速开关MOSFET来控制输出到灯或电机的平均功率。

4.晶闸管

BDC中极少见

基本原理

一种具有三个PN结的四层半导体器件。它是一个锁存开关：一旦通过向门极注入触发电流而导通，即使门极信号消失，它也会保持导通状态，直到阳极电流降到足够低或阳极电压反向。

5.IGBT

基本原理

结合了MOSFET输入（高输入阻抗，电压控制，易于驱动）和BJT输出（高电流密度，较低的通态压降在高电压大电流下）优点的一种复合器件。

BDC中的应用

通常不用于BDC

IGBT主要用于大功率、较高电压的应用，如电动汽车的电机驱动逆变器、空调压缩机驱动、大功率DC-DC转换器等。BDC处理的功率等级通常还不需要用到IGBT，MOSFET已足够且效率和速度更优。除非BDC集成了非常特殊的超大功率驱动功能，否则一般不会涉及IGBT。