一,二極管
1,二極管的基本知識
PN 結(jié):是指一塊半導體單晶,其中一部分是P P 型區(qū),其余部分是N N 型區(qū)。
P P 區(qū)是空穴,N N 區(qū)是電子。由于P P 、N N 區(qū)內(nèi)的平衡多子和平衡少子摻雜濃度懸殊,根據(jù)質(zhì)量作用定律,由于濃度差的原理,則將產(chǎn)生擴散運動。( N->P為正)
在電場作用下,載流子將作漂移運動,其方向與擴散運動方向相反直到 PN結(jié)電流為零,達到平衡狀態(tài)。在 PN 結(jié)兩端外加不同方向的電壓,就可以破壞原來的平衡,而呈現(xiàn)單向?qū)щ娞匦裕ǚ蔷€性非時變電阻)。半導體二極管是由 PN 結(jié)加上引線和管殼構成的,由 PN 結(jié)構成的二極管是最基本的半導體器件。
2,二極管的應用
(1)限幅電路:利用二極管單向?qū)щ娦院蛯ê髢啥穗妷夯静蛔兊奶攸c組成,將信號限定在某一范圍變化,分為單限幅和雙限幅電路。多用于信號處理電路中。
(2)箝位電路:將輸出電壓箝位在一定數(shù)值上。
(3)開關電路:利用二極管單向?qū)щ娦砸越油ê蛿嚅_電路,廣泛用于數(shù)字電路中。
(4)整流電路:利用二極管單向?qū)щ娦?,將交流信號變?yōu)橹绷餍盘枺瑥V泛用于直流穩(wěn)壓電源中。
(5)低電壓穩(wěn)壓電路:利用二極管導通后兩端電壓基本不變的特點,采用幾只二極管串聯(lián),獲得3V以下輸出電壓
(6)續(xù)流:防止電感產(chǎn)生很高的反電動勢,而損壞設備或元器件。
3,二極管的主要參數(shù)
4,PN結(jié)的擊穿
(1)雪崩擊穿:在電場作用下,載流子能量增大,勢壘區(qū)的載流電子就會發(fā)生碰撞電離而激發(fā)形成自由電子- - 空穴對。新產(chǎn)生的載流子又通過碰撞產(chǎn)生自由電子- - 空穴對,這就是倍增效應。反向電壓增加到滿足如下條件:
(2)齊納擊穿: 在高的反向電壓下,由于電子的波動性可以有一定幾率穿過位能比電子動能高的勢壘區(qū),形成大的反向電流。齊納擊穿需要的電場強度很大!只有在雜質(zhì)濃度特別大的 PN 結(jié)才做得)到。(雜質(zhì)大電荷密度就大) 一般的二極管摻雜濃度沒這么高,它們的電擊穿都是雪崩擊穿。
(3)熱擊穿:以上兩種都是 “ 電擊穿 ” ,它們的特點是非破壞的,是可逆的,而熱擊穿是破壞性的,不可逆的。一般發(fā)生在已經(jīng)出現(xiàn)電擊穿而反向電流比較大的情況下;或者發(fā)生在正向時,因為正向電流不但大,而且還是正溫度系數(shù)。
二,三極管
1,基本知識:晶體三極管全稱為雙極結(jié)型晶體管( Bipolar Junction Transistor )BJT 。它的基本功能是具有電流放大作用。
2,晶體管的四種工作狀態(tài):發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏 — 放大區(qū);發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均正偏稱為飽和區(qū);發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均反偏稱為截止區(qū);發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)正偏 — 反向放大區(qū)。數(shù)字電路中晶體管主要工作在飽和區(qū)與截止區(qū),起開關作用。
3,晶體管的參數(shù)
A,電流放大系數(shù):
B,極間反向電流
(1 )集- - 基反向飽和電流I CBO 代表發(fā)射極開路,集電極反偏時的集電極電流。在一定溫度下,I I CBO 是一個常量。隨著溫度的升高 ICBO 將增大,它是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素。在相同環(huán)境溫度下,硅管的 ICBO 比鍺管的 ICBO 小得多。
(2 )穿透電流I I O CEO —— 極間反向電流越小越好,表明晶體管質(zhì)量越高。
C,頻率參數(shù) — 反映三極管電流放大能力與工作頻率關系的
參數(shù),表征三極管的頻率適用范圍。
D,
極限參數(shù)
E,交流參數(shù)
三,場效應晶體管
1,定義:場效應晶體管( Field Effect Transistor)這是一種電壓控制型多子導電器件,又稱為單極型晶體管。
2,場效應晶體管可分為三大類:
結(jié)型柵場效應晶體管( JFET )、肖特基勢壘柵場效應晶體管( MESFET) 、絕緣柵場效應晶體管( IGFET)
(1)JFET 是用一個低摻雜的半導體作為導電溝道,在半導體的一個側(cè)面或相以的兩側(cè)制作 PN 結(jié),并加上么向電壓。由于 PN 結(jié)勢壘區(qū)主要向低摻雜的溝道區(qū)擴展,于是可利用反偏 PN 結(jié)的勢壘區(qū)寬度隨反向電壓的變化而變化的特點來控制導電溝道的戴面積,從而控制溝道的導電能力。
(2)MESFET 各 JFET 原理是一樣的。這兩種 FET 的不同之處僅在于, JFET 是利用 PN 結(jié)作為控制柵
(3)而 MESFET 則是利用金屬- - 半導體結(jié)來作為控制柵。
這在三類場效應晶體管,無論是對于分立元件或集成電路都是 IGFET占主導地位。
3,絕緣柵場效應晶體管(IGFET)
IGFET 的工作原理是利用電場能來控制半導體的表面狀態(tài),從而控制道 溝道的導電能力。根據(jù)溝道的導電類型的不同,每類 FET 又可分為N N溝道器件和P P 溝道器件。JFET 和 IGFET 通常用硅材料制作,而 MESFET 一般用砷化鎵材料制作。當 IGFET 用 SiO2 作為絕緣層時,我們把這種 FET 稱為 “ 金屬- - 氧化物- - 半導體 ” 場效應晶體管,簡稱 MOSFET 。
N N 溝道 MOSEFT基本結(jié)構示意圖
MOSFET 工作原理是通過改變柵源電壓 VGS 來控制溝道的導電能力,從而控制漏極電流 ID 。它是一個電壓控制型器件。
轉(zhuǎn)移特性反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力
4,MOSFET 參數(shù)及意義
5,晶體管和FET管的比較
三,對二極管三極管電路的理解
1、引入穩(wěn)壓二級管的問題:在只要保證穩(wěn)壓管有2mA的電流流過,就會產(chǎn)生一個需求電壓。穩(wěn)壓二極管主要是使用的是二極管反向擊穿特性來制作的(二極管內(nèi)部有一個內(nèi)電場,就是使用了內(nèi)電場的特性,外加反向電壓,但制作時又人為控制內(nèi)電場的厚度,所以才有穩(wěn)壓一說)但是這個之間是怎么形成的呢?是不是所有的二極管都必須要做一個限流電阻,如果我的電流需求很大,例如我用一個9V/3A的電源,那么這種穩(wěn)壓管怎么使用呢?
答:穩(wěn)壓管只能作為小負載的電源,比如負載幾mA ,因為穩(wěn)壓管需要一個限流電阻,通常上接一個電阻到電源做限流,否則直接電源通過穩(wěn)壓管,會把穩(wěn)壓管燒壞, 大電流的電源,需要設計開關電源。
2、在這個電路中,此三極管的主要作用是用作減掉個0.7V左右的電壓,直接使用二極管也是可以降低的~三極管好處是什么?
答:在這里三極管的作用就是放大電流的作用,負載電流主要是通過三極管的CE ,而三極管的B極是一個小電流,從這個小電流來控制三極管CE 大電流提供給負載,穩(wěn)壓管的作用是穩(wěn)壓,穩(wěn)壓值等于穩(wěn)壓管的電壓減去0.7V,你千萬搞清楚負載電流是從三極管的CE之間流過的。
3、此電路這個位置只有0.3V,此時B極電壓應該只有0.7V(二極管鉗位作用),那么Ube導通,UCE的導通,這個0.3V是由于Uce之間導通接地之后的電壓嗎?也稱為管壓降對嗎?
答:這個0.3 V 是三極管 Q2 飽和 后,CE之間的壓降
4、在設計延時電容時候,延時電容主要是為了濾除電路的浪涌電流,也稱為(尖峰),那么這個尖峰的電容的時間是怎么限值的呢?在您視頻上面講的是以:T1T2T3代表的三個步驟:(1)T1時為:0 (2)T2時為充電過程 (3)T3為充電完成之后,當電源不再供電之后,電容放電給負載時供電的時間,那么我在計算這個值的是時候以什么為基準呢?
答:單個RC 電路充電時間常數(shù)為 t 等于 RC ,在這個電路里,R值不好計算,但你可以大概用R2乘以 C4 來計算,精確設定C 的容值,需要用示波器測試C4充電上升沿的時間, 那么你的尖峰電壓寬度需要小于這個上升沿的時間。
5、對于三極管的一個問題:三極管從內(nèi)部流向來講,Ic=放大倍數(shù)*Ib,那么Ie=Ic+Ib,那么在放大區(qū)時,主要是由于Ic電流的放大,所以電流是Ic流出的,但是在視頻開關電路來講,當Ib有一個0.7V的電壓流入時,Ube導通,Uce也導通(電流是Ic流入Ie)
這兩個問題怎么感覺,同樣的三極管為什么放大是由于Ic放大,而飽和導通是由Ic流向Ie
答:這個問題只是在糾結(jié)一個精度的問題,精確計算是,不管三極管是放大還是飽和,IE都是等于IB加上IC,粗略計算就是忽略了IB
6、使用PNP三極管使用的時候,三極管被鉗位到0.7V時,那么三極管的BE必須要與地形成回路,這個理解對嗎?
解釋:當開關按下后,三極管BE導通B極電壓為 12V-0.7V 三極管的EB 總是0.7V 所以B極總是電源12減去0.7V , 如果開關斷開,那么三極管的BE是不通的,沒有電流的,所以,三極管的B極接上拉電阻R11 到電源12V, 所以就是12V ,因為沒有電流,R11上沒有壓降。
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