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二極管、三極管、MOS管、橋堆

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  • 二極管,三極管,MOS管知識點匯總
    • 發布時間:2021-08-31 18:24:46
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    二極管,三極管,MOS管知識點匯總
    晶體管(transistor)是一種固體半導體器件,包括二極管、三極管、場效應管、晶閘管。。
    二極管
    一般特性:當陽極和陰極之間加上>0.7V的電壓時,就會導通,導通后的二極管相當于一個0.7V的電池,反之,則不導通,相當于斷路。
    二極管 三極管 MOS管
    (a). 實際中的二極管,可能在0.5V時就導通,且二極管兩端電壓實際是會隨電流增大而增大,只是很慢。
    (2). 大多數時,近似看成b,其兩端電壓不會隨電流增大而增大。
    (3). 個別時候,可以看成C,由于電流增大電壓確實增大,于是引入了二極管等效電阻rbe概念,在三極管中的放大電路中會用到。
    動態特性:在低頻時,按電池理解即可,當高頻信號加載在二極管時,就要考慮二極管的特性了。
    二極管 三極管 MOS管
    (1)、 PN結除了構成了如上圖的單向二極管外,還存在了1個結電容。因工藝不同,PN結點接觸可以減少結電容,但會降低二極管的通流能力,反之,面接觸的PN結流通能力強,但結電容大。結電容的存在會使二極管流過一定量的反相電荷;因此,這使得實際二極管需要一段時間來“恢復”反向阻斷能力。
    (2)、如下圖,在Tf時刻前,二極管正向導通,UF=0.7V,IF很大;隨后,電路嘗試給二極管加反壓,反壓不會馬上加上去,二極管電流IF在t0時刻降到0。t0-t1這段時間,二極管電流不僅不會消失,反而成為反向電流,不斷增大這段時間稱為td(delay,不服控制的時間)。t1 時刻反射電流達到最大,t1-t2時間段反向電流終于慢慢減少到0,稱為tf(fall)下降時間。
    (3)、td+tf=trr,反向恢復時間。這段時間,二極管反向導通。由于tf小,在寄生電感上會產生反向電壓,有可能會擊穿二極管。
    (4)、恢復系數tf/td用來描述二極管反向恢復的“系數”,其越大,越不容易產生有害高壓。
    二極管 三極管 MOS管
    (5)、按trr的大小區分二極管,可分為普通二極管(trr>ms,Eg:穩壓二極管)、快恢復二極管(trr=(10ns,50ns))和肖特基二極管(trr<10ns+導通壓降小+恢復軟度小)。
    (6)、穩壓二極管在正向導通時,就是普通二極管的特性。當它反向導通時與正向導通差不多,表現為特定電壓的電池,只量不是0.7V,其通過改變電流來實現電壓穩定的,因此要串聯上電阻來使用,才能發揮效果,且串聯的電阻要計算出合理的阻值,串上去使共兩端電壓為所需值。
    三極管
    BJT是雙極結型晶體管(Bipolar Junction Transistor—BJT)的縮寫,有PNP和NPN兩種組合結構。三極管是電流控制型元件。
    N:指負,是指4價硅加少量5價元素砷、磷等;PNP,4價硅加入少量的3價元素如硼等。
    二極管 三極管 MOS管
    NPN管電壓定義、電流定義
    二極管 三極管 MOS管
    PNP管電壓定義、電流定義
    二極管 三極管 MOS管
    NPN、PNP的PN結
    放大狀態是發射結正楄,集電結反偏
    NPN的放大:電壓C>B>E
    PNP的放大:電壓E>B>C
    截止狀態是發射結反楄,集電結反偏
    飽和狀態是發射結正楄,集電結正偏
    二極管 三極管 MOS管
    三極管的等效電路
    (1)、Ic=βIb,是三極管的特征方程,N型管的Ib從B–>E,從C–>E
    (2)、β可認為是取決于生產工藝,幾十到幾百
    (3)、三極管只能改變CE間的等效電阻RCE來實現Ic=βIb
    (4)、RCE調至最小,都實現不了Ic=βIb,稱為“飽和”
    (5)、RCE調至最大,都實現不了Ic=βIb,稱為“截止”
    ====
    輸入伏案特性曲線是基極電流與發射結電壓之間的關系(其可能受到集電極和發射結之間的電壓Uce影響),發射結電壓大于0.7v時,三極管基極開始有電流。(除了0時有個特殊線,>0.7V的基本是一簇線)
    二極管 三極管 MOS管
    輸出伏安特性性:在特定的基極電流條件下,集電極電流與集電極發射極壓降之間的關系。理想集電極電流應該僅和基極電流有關系,與電壓無關,但是,一般實際飽和壓降Uces為0.3V,基極電流為0時,為截止區,理想三極管內部無電流流動,實際極電極存在漏電流 。
    二極管 三極管 MOS管
    左邊為輸出伏安特性測量方法,右邊為被簡化的輸出伏安特性曲線。
    二極管 三極管 MOS管
    輸出伏安特性曲線
    三極管的4種工作狀態
    截止狀態
    Ibq非常小,以致Icq亦非常小,相當于沒導通
    放大狀態
    Ibq合適,且Icq=βIcq,在輸出伏安特性曲線中,靜態工作點在放大區。一般,放大狀態是發射結正楄,集電結反偏。
    飽和狀態
    任何狀態下,只要Uce<Uces,三極管就處于飽和狀態,即在飽和狀態下Ibq不論如何增加,Icq都幾乎不再增加。一般,飽和狀態為發射結和集電結都正偏
    倒置狀態
    放大電路把集電極和發射結接反了。
    放大電路的靜態:是指輸入信號為零時的狀態,電路中只有直流量,因此可以用放大電路的直流通路來分析。靜態時,所有量下標都用帶有字母Q( Quiescent,沉寂)來表示。
    放大電路的動態:是指電路中某一個量發生變化時,其他的參數按照一定的數量級跟隨變化。Eg;輸入1Mv的正弦波變化,可以得到100Mv的正弦波輸出。
    靜態工作點:輸入信號為零,電路處于直流工作狀態時,這些電流、電壓的數值可用BJT 特性曲線上一個確定的點表示,該點習慣上稱為靜態工作點Q。用大俗話就是三極管處于靜態工作狀態的時候的基極電流。就是當沒有交流信號輸入到基極的時候,三極管的基極電流。
    靜態電阻與動態電阻:
    純電阻在靜態時和動態時,電阻值相同不變。但是對于PN結而言,靜態時電阻為輸入伏安特性曲線U/I,動態電阻是輸入伏安特性曲線上該點切線斜率的倒數。
    靜態RQ=UQ/IQ
    動態R= l i m U ? 0 Δ U Δ I \frac{lim}{U\dashrightarrow0}\frac{ΔU}{ΔI}\quad U?0lim?ΔIΔU?
    耦合:英文coupling,在電子學中,耦合是通過合適的方法(有線,無線,電阻,電容,電感,變壓器,空間場等)將能量或信息實現傳遞。
    MOS管
    MOS管是電壓控制型元件
    MOS管的識別
    二極管 三極管 MOS管
    問:哪個腳是S(源極)、哪個腳是G(柵極)哪個腳是D(漏極)?D和S,是N溝道還是P溝道MOS?1腳和3腳之間存在一個二極管,這個二極管有什么作用?如果接入電路,一般哪個接輸入哪個接輸出?
    MOS三個極怎么判斷
    二極管 三極管 MOS管
    它們是N溝道還是P溝道
    二極管 三極管 MOS管
    Mos 管的寄生二極管
    它是由生產工藝造成的,大功率MOS管漏極從硅片底部引出,就會有這個寄生二極管。小功率MOS管例如集成芯片中的MOS管是平面結構,漏極引出方向是從硅片的上面也就是與源極等同一方向,沒有這個二極管。模擬電路書里講得就是小功率MOS管的結構,所以沒有這個二極管。但D極和襯底之間都存在寄生二極管,如果是單個晶體管,襯底當然接S極,因此自然在DS之間有二極管。如果在Ic里面,N—MOS襯底接最低的電壓,P—MOS襯底接最高電壓,不一定和S極相連,所以DS之間不一定有寄生二極管。那么寄生二極管起什么作用呢?當電路中產生很大的瞬間反向電流時,可以通過這個二極管導出來,不至于擊穿這個MOS管。(起到保護MOS管的作用)
    寄生二極管方向判定
    二極管 三極管 MOS管
    MOS管的應用
    (1). 開關作用
    二極管 三極管 MOS管
    MOS開關實現的是信號切換(高低電平)
    二極管 三極管 MOS管
    MOS管做開關時在電路的接法
    反過來接行不行?那是不行的。就拿NMOS管來說S極做輸入D極做輸出,由于寄生二極管直接導通,因此S極電壓可以無條件到D極(S–>D,PN結正向導通,任何時候都會導通),MOS管就失去了開關的作用,同理PMOS管反過來接同樣失去了開關作用。接下來談談MOS管的開關條件,我們可以這么記,不論是P溝道還是N溝道,G極電壓都是與S極電壓做比較:
    N溝道: UG>US時導通。 (簡單認為)UG=US時截止。
    但UG比US大(或小)多少伏時MOS管才會飽和導通呢?這要看具體的MOS管,不同的MOS管要求的壓差不同。比如筆記本上用于信號切換的MOS管:N7002,2N7002e,2N7002K,2N7002D,FDV301N等。UG比US大3V—5V即可。
    P溝道:情況與N溝道全部相反, US>UG時導通。 (簡單認為)UG=US時截止。
    (2). 隔離作用
    想實現線路上電流的單向流通,比如只讓電流由A->b,阻止由b->A,問該怎么做?
    二極管 三極管 MOS管
    這樣的做法有一個缺點,二極管上會產生一個壓降,損失一些電壓信號。而使用MOS管做隔離,在正向導通時,在控制極加合適的電壓,可以讓MOS管飽和導通,這樣通過電流時幾乎不產生壓降。下面我們來看一個防電源反接電路。
    二極管 三極管 MOS管
    這個電路當電源反接時NMOS管截止,保護了負載。電源正接時由于NMOS管導通壓降比較小,幾乎不損失電壓,比在電源端加保險管再在負載并聯一個二極管的方案好。
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