一,二極管
1,二極管的基本知識
PN 結:是指一塊半導體單晶,其中一部分是P P 型區,其余部分是N N 型區。
P P 區是空穴,N N 區是電子。由于P P 、N N 區內的平衡多子和平衡少子摻雜濃度懸殊,根據質量作用定律,由于濃度差的原理,則將產生擴散運動。( 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結電流為零,達到平衡狀態。在 PN 結兩端外加不同方向的電壓,就可以破壞原來的平衡,而呈現單向導電特性(非線性非時變電阻)。半導體二極管是由 PN 結加上引線和管殼構成的,由 PN 結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:利用二極管單向導電性和導通后兩端電壓基本不變的特點組成,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值上。
(3)開關電路:利用二極管單向導電性以接通和斷開電路,廣泛用于數字電路中。
(4)整流電路:利用二極管單向導電性,將交流信號變為直流信號,廣泛用于直流穩壓電源中。
(5)低電壓穩壓電路: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,獲得3V以下輸出電壓
(6)續流:防止電感產生很高的反電動勢,而損壞設備或元器件。
3,二極管的主要參數
4,PN結的擊穿
(1)雪崩擊穿:在電場作用下,載流子能量增大,勢壘區的載流電子就會發生碰撞電離而激發形成自由電子- - 空穴對。新產生的載流子又通過碰撞產生自由電子- - 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,形成大的反向電流。齊納擊穿需要的電場強度很大!只有在雜質濃度特別大的 PN 結才做得)到。(雜質大電荷密度就大) 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。一般發生在已經出現電擊穿而反向電流比較大的情況下;或者發生在正向時,因為正向電流不但大,而且還是正溫度系數。
二,三極管
1,基本知識:晶體三極管全稱為雙極結型晶體管( 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:發射結正偏,集電結反偏 — 放大區;發射結與集電結均正偏稱為飽和區;發射結與集電結均反偏稱為截止區;發射結反偏,集電結正偏 — 反向放大區。數字電路中晶體管主要工作在飽和區與截止區,起開關作用。
3,晶體管的參數
A,電流放大系數:
B,極間反向電流
(1 )集- - 基反向飽和電流I CBO 代表發射極開路,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定的主要因素。在相同環境溫度下,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,表明晶體管質量越高。
C,頻率參數 — 反映三極管電流放大能力與工作頻率關系的
參數,表征三極管的頻率適用范圍。
D,
極限參數
E,交流參數
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,在半導體的一個側面或相以的兩側制作 PN 結,并加上么向電壓。由于 PN 結勢壘區主要向低摻雜的溝道區擴展,于是可利用反偏 PN 結的勢壘區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 結作為控制柵
(3)而 MESFET 則是利用金屬- - 半導體結來作為控制柵。
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,從而控制道 溝道的導電能力。根據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。
轉移特性反映了柵源電壓對漏極電流的控制能力
4,MOSFET 參數及意義
5,晶體管和FET管的比較
三,對二極管三極管電路的理解
1、引入穩壓二級管的問題:在只要保證穩壓管有2mA的電流流過,就會產生一個需求電壓。穩壓二極管主要是使用的是二極管反向擊穿特性來制作的(二極管內部有一個內電場,就是使用了內電場的特性,外加反向電壓,但制作時又人為控制內電場的厚度,所以才有穩壓一說)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,那么這種穩壓管怎么使用呢?
答:穩壓管只能作為小負載的電源,比如負載幾mA ,因為穩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壓管,會把穩壓管燒壞, 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,穩壓管的作用是穩壓,穩壓值等于穩壓管的電壓減去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:三極管從內部流向來講,Ic=放大倍數*Ib,那么Ie=Ic+Ib,那么在放大區時,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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三極管斷了一個引腳能否當二極管使用

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