三极管开关原理与场效应管开关原理(看过就全懂了).

合集下载

三极管 npn mos管 沟道

三极管 npn mos管 沟道

三极管、NPN型MOS管、沟道是电子元件中常见的三种类型的晶体管。

它们在电路中扮演着重要的角色,带来了电子技术的革命性变革。

本文将对这三种晶体管进行详细的介绍和分析。

一、三极管三极管是一种常用的半导体元件,由三个掺杂不同的半导体结构组成。

它由发射极、基极和集电极三个电极组成。

其中,发射极和集电极之间的电场可以通过对基极电流的控制进行放大。

三极管可以分为PNP型和NPN型两种类型,其中NPN型三极管是最常见的一种。

1. NPN型三极管NPN型三极管的结构由P型导电区、N型基极和P型发射极组成。

当在基特殊施加正电压时,由于电子与空穴的净迁移性不同,电子会从基极穿过到发射极,形成电流。

由于集电特殊与基特殊之间存在反向偏置电压,因此电子会被集电极吸收,形成放大作用。

2. 三极管的特性三极管具有放大作用,可以对输入信号进行放大。

它还具有开关功能,可以被用于数字电路中。

另外,三极管的工作频率也较高,可以达到几十吉赫兹。

二、 NPN型MOS管N型金属氧化物半导体场效应管(NPN型MOS管)是一种场效应管。

它由金属栅极、氧化物绝缘层和N型半导体构成。

NPN型MOS管与三极管相比,具有更高的输入阻抗和更低的驱动功率。

1. MOS管的工作原理NPN型MOS管的工作原理是通过改变栅极和源极之间的电压来调整沟道的电荷密度,从而影响漏极和源极之间的电流。

当栅极和源极之间的电压大于阈值电压时,沟道中的电荷密度增加,漏极和源极之间的电流增大,形成导通状态。

当电压小于阈值电压时,沟道中的电荷密度减小,漏极和源极之间的电流减小,形成截止状态。

2. MOS管的特性MOS管具有高输入阻抗、低功耗、高频特性好等特点。

它的工作速度快,可以达到数十千赫兹。

MOS管在数字电路和模拟电路中有着广泛的应用。

三、沟道在N型MOS管中,沟道是指在栅极和源极之间的半导体区域。

沟道的电荷密度决定了MOS管的导通特性。

通过控制沟道中的电荷密度,可以实现对MOS管的控制,从而实现对电路的控制。

场效应管与三极管基础知识讲解

场效应管与三极管基础知识讲解

mos管分四种,N沟道增强型和耗尽型,P沟道增强型和耗尽型。

箭头指向g 的且带虚线的为N增强,没有虚线的为N耗尽。

箭头背向g端的且带虚线的为P增强,不带虚线则为P耗尽。

希望说的你能明白,小妹新手,多多关照!有没说清楚的继续,呵呵···场效应管三极管开关电路基础发布时间:2008-12-08 23:08:32三极管简介:三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。

三极管大都是塑料封装或金属封装,常见三极管的外观,有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。

实际上箭头所指的方向是电流的方向。

图1双极面结型晶体管有两个类型:npn和pnp。

npn类型包含两个n 型区域和一个分隔它们的p型区域;pnp类型则包含两个p型区域和一个分隔它们的n型区域,图2和图3分别是它们的电路符号。

以下的说明将集中在npn BJT。

图2: npn BJT 的电路符号图3: pnp BJT 的电路符号BJT工作于三种不同模式:截止模式、线性放大模式及饱和模式,见图4。

图4 四种工作模式BJT在电子学中是非常重要的元件。

它们被广泛应用在其他展品中,特别是模拟电路里的放大器和数码电路里的电子开关。

开关电路原则a. BJT三极管Transistors只要发射极e 对电源短路就是电子开关用法N管发射极E 对电源负极短路. 低边开关;b-e 正向电流饱和导通P管发射极E 对电源正极短路. 高边开关 ;b-e 反向电流饱和导通b. FET场效应管MOSFET只要源极S 对电源短路就是电子开关用法N管源极S 对电源负极短路. 低边开关;栅-源正向电压导通P管源极S 对电源正极短路. 高边开关;栅-源反向电压导通总结:低边开关用 NPN 管高边开关用 PNP 管三极管b-e 必须有大于C-E 饱和导通的电流场效应管理论上栅-源有大于漏-源导通条件的电压就就OK假如原来用NPN 三极管作ECU 氧传感器加热电源控制低边开关则直接用N-Channel 场效应管代换;或看情况修改下拉或上拉电阻基极--栅极集电极--漏极发射极--源极NPN和PNP 开关三极管(1)我把NPN三极管看成一个三个脚继电器.基极-----就是一个小电流的.继电器的信号吧集电极-----可以说是正极吧发射极------可以说负极吧有一个小电流流入了基极的话那么集电极和发射极就会通.(2)PNP三极管看成一个三个脚继电器.基极-----就是一个小电流的继电器信号集电极-----可以说是正极吧发射极------可以说负极吧有一个小电流流出了基极的话,那么集电极和发射极就会通.三极管VS场效应管三极管BJT--------TRANSISTORS ----------- 电流驱动场效应管----- FET ------------------------- 电压驱动MOS场效应管MOSFET ................ 电压驱动2N70022n7002 IC产品型号的一种描述:晶体管极性:N沟道漏极电流, Id 最大值:280mA电压, Vds 最大:60V开态电阻, Rds(on):5ohm电压@ Rds测量:10V电压, Vgs 最高:2.1V功耗:0.2W工作温度范围:-55to 150封装类型:SOT-23针脚数:3SVHC(温度关注物质):Cobalt dichloride (18-Jun-2010) SMD标号:702功率, Pd:0.2W外宽:3.05mm外部深度:2.5mm外部长度/高度:1.12mm封装类型:SOT-23带子宽度:8mm晶体管数:1晶体管类型:MOSFET温度@ 电流测量:25°C满功率温度:25°C电压Vgs @ Rds on 测量:10V电压, Vds 典型值:60V电流, Id 连续:0.115A电流, Idm 脉冲:0.8A表面安装器件:表面安装通态电阻, Rds on @ Vgs = 10V:5ohm通态电阻, Rds on @ Vgs = 4.5V:5.3ohm阈值电压, Vgs th 典型值:2.1V阈值电压, Vgs th 最高:2.5VSVHC(高度关注物质)(附加):Bis (2-ethyl(hexyl)phthalate) (DEHP) (18-Jun-2010)MOS管的基本知识(转载)2011-05-07 06:39:32| 分类:电路硬件设计| 标签:|字号大中小订阅现在的高清、液晶、等离子电视机中开关电源部分除了采用了PFC技术外,在元器件上的开关管均采用性能优异的MOS 管取代过去的大功率晶体三极管,使整机的效率、可靠性、故障率均大幅的下降。

三极管和mos管的混合电路

三极管和mos管的混合电路

三极管和mos管的混合电路摘要:一、引言二、三极管的工作原理和特性三、MOS 管的工作原理和特性四、三极管和MOS 管的混合电路1.静态工作点2.动态响应特性3.电路设计实例五、混合电路的应用领域六、总结正文:一、引言随着半导体技术的发展,三极管和MOS 管已经成为电子电路中广泛使用的两种基本元件。

它们分别具有不同的特性和优势,在很多应用中需要将它们结合起来使用,以实现更高效、高性能的电路设计。

本文将探讨三极管和MOS 管的混合电路及其应用。

二、三极管的工作原理和特性三极管,又称为双极型晶体管(BJT),是一种具有放大和开关功能的半导体器件。

它主要由三个区域组成:n 型区(发射极)、p 型区(基极)和n 型区(集电极)。

当发射极施加正电压时,大量的电子被注入到基极,使得基极变得高度导电。

这些电子通过基极传输到集电极,从而实现电流的放大。

三极管具有很高的电流放大系数,可以实现信号放大、振荡、开关等功能。

三、MOS 管的工作原理和特性MOS 管,即金属- 氧化物- 半导体场效应晶体管(FET),是一种依据栅极电压调整沟道电阻的半导体器件。

它主要由n 型或p 型半导体的基片、源极、漏极和栅极四部分组成。

当栅极施加正电压时,栅极与源极之间的绝缘层上会形成一个正向电场,使得源极与漏极之间的沟道电阻变小,从而使得电流增大。

MOS 管具有很高的输入阻抗、较低的噪声和较低的功耗,广泛应用于放大、开关、振荡等电路。

四、三极管和MOS 管的混合电路1.静态工作点在混合电路中,需要合理地选择三极管和MOS 管的静态工作点,以保证电路的稳定性和性能。

静态工作点的选择需要综合考虑两种元件的输入阻抗、输出阻抗、功耗等特性。

2.动态响应特性在动态过程中,三极管和MOS 管的混合电路需要快速响应信号变化,以满足高频率、高速应用的需求。

为了实现这一目标,可以采用共源放大器、共射放大器等结构,以降低电路的传输延迟和失真。

3.电路设计实例以音频放大器为例,可以采用三极管作为输出级,实现高电压放大;采用MOS 管作为输入级,实现低噪声、高输入阻抗的性能。

场效应管的原理和基础知识

场效应管的原理和基础知识

场效应管的原理和基础知识基本概念场效应管是⼀种受电场控制地半导体器件(普通三极管地⼯作是受电流控制地器件).场效应管应具有⾼输⼊阻抗,较好地热稳定性、抗辐射性和较低地噪声.对夹断电压适中地场效应管,可以找到⼀个⼏乎不受温度影响地零温度系数⼯作点,利⽤这⼀特性,可使电路地温度稳定性达到最佳状态.电⼦电路中常⽤场效应管作放⼤电路地缓冲级、模拟开关和恒流源电路.场效应管按结构可分为结型场效应管(缩写为)和绝缘栅场效应管(缩写为),从导电⽅式看,场效应管分为型沟道型与型沟道型.绝缘栅型场效应管有增强型和耗尽型两种,⽽只有耗尽型.⼀、基本结构场效应管是利⽤改变电场来控制半导体材料地导电特性,不是像三极管那样⽤电流控制结地电流.因此,场效应管可以⼯作在极⾼地频率和较⼤地功率.此外,场效应管地制作⼯艺简单,是集成电路地基本单元.场效应管有结型和绝缘栅型两种主要类型.每种类型地场效应管都有栅极、源极和漏极三个⼯作电极,同时,每种类型地场效应管都有沟道和沟道两种导电结构.绝缘栅型场效应管⼜叫做管.根据在外加电压时是否存在导电沟道,绝缘栅场效应管⼜可分为上增强型和耗尽型.增强型管在外加电压时不存在导电沟道,⽽耗尽型地氧化绝缘层中加⼊了⼤量地正离⼦,即使在时也存在导电沟道.沟道绝缘栅型为栅极为源极为漏极衬底结型场效应管地结构与绝缘栅场效应管地结构基本相同,主要地区别在于栅极与通道半导体之间没有绝缘.沟道和沟道结型从场效应管地基本结构可以看出,⽆论是绝缘栅型还是结型,场效应管都是两个背靠背地结.电流通路不是由结形成地,⽽是依靠漏极和源极之间半导体地导电状态来决定地.⼆、电路符号基本参数场效应管地主要技术参数,可分为直流参数和交流参数两⼤类.⼀、夹断电压和开启电压⼀般是对结型管⽽⾔,当栅源之间地反向电压增加到⼀定数以后,不管漏源电压⼤⼩都不存在漏电流.这个使开始为零地电压叫作管⼦地夹断电压⼀般是对管⽽⾔,表⽰开始出现时地栅源电压值.对沟道增强型、沟道耗尽型为正值,对沟道耗尽型、沟道增强型为负值.⼆、饱和漏电流当⽽⾜够⼤时,漏电流地饱和值,就是管⼦地饱和漏电流,常⽤符号表⽰.三、栅极电流当栅极加上⼀定地反向电压时,会有极⼩地栅极电流,⽤符号表⽰.对结型场效应管在之间;对于⽽⾔⼀般⼩于安.正是由于栅极电流极⼩,所以场效应管具有极⾼地阻抗.四、通导电阻五、截⽌漏电流六、跨导七、漏源动态电阻基本特性⼀、转移特性和输出特性⼯程应⽤中最常⽤地是共源极电路地输⼊和输出关系曲线,场效应管地共源极连接是把源极作为公共端、栅极作为输⼊端、漏极作为输出端.由于共源极场效应管地输⼊电流⼏乎为零,因此,其输⼊曲线反映地是栅极电压与漏极电流地关系,叫做转移特性.反映间电压与之间关系地叫做输出曲线.场效应管共源极电路转移特性曲线和输出特性曲线场效应管输出特性有可变电阻(也叫夹断区)、放⼤(也叫恒流区)、截⽌区和击穿区四个⼯作区.这与三极管地饱和、截⽌、放⼤和击穿相似.⼆、截⽌与电阻导通特性场效应管间不导通状态叫做截⽌,此时接近,场效应管没有电流传导地能⼒,相当于开关断开.产⽣截⽌现象地原因,是此时场效应管没有形成导电沟道.场效应管输出特性曲线中与之间呈线性关系地区域叫做电阻区,⼆者之间地关系可近似为其中为导通电阻,⼀般都很⼩.在电阻区,场效应管地之间近似为⼀个不变电阻.⽆论是在电阻区还是截⽌区,场效应管地电流控制能⼒很微弱,这是在应⽤设计中必须⼗分注意地问题.在设计模拟信号电路时,⼀定要使电路⼯作在场效应管地放⼤区,避免进⼊电阻区和截⽌区.在设计开关电路时,要使电路能很快地在电阻和截⽌状态之间转换,避免进⼊放⼤区.使⽤场效应管时,应当注意以下⼏个问题:()为了防⽌栅极击穿,要求⼀切测试仪器、电路本⾝、电烙铁都必须良好接地.焊接时,⽤⼩功率烙铁迅速焊接,或拔去电源⽤余热焊接,并应先焊源极,后焊栅极.()场效应管输送阻抗较⾼,故在不使⽤时,必须将引出线短路,以防感应电势将栅极击穿则不可短路.()要求⾼输⼊阻抗地线路,须采取防潮措施,以免使输⼊阻抗显著降低.()场效应管栅极有地可加正压或负压,⽽常⽤地结型场效应管因是沟道耗尽型,栅极只能加负压.()场效应管地漏极和源极通常制成对称地,除源极和衬底制造时连在⼀起地管⼦外,漏极和源极可互换使⽤.。

三极管的开关特性

三极管的开关特性

三极管的开关特性在脉冲与数字电路中,三极管作为最基本的开关元件得到了普遍的应用。

三极管工作在饱和状态时,其UCES≈0,相当于开关的接通状态;工作在截止状态时,IC≈0,相当于开关的断开状态,因此,三极管可当做开关器件使用。

结型场效应管场效应管(Fjeld Effect Transistor简称FET )是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件,故因此而得名。

场效应管是一种电压控制器件,只依靠一种载流子参与导电,故又称为单极型晶体管。

与双极型晶体三极管相比,它具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强、功耗小、制造工艺简单和便于集成化等优点。

场效应管有两大类,结型场效应管JFET和绝缘栅型场效应管IGFET,后者性能更为优越,发展迅速,应用广泛。

图Z0121 为场效应管的类型及图形、符号。

一、结构与分类图 Z0122为N沟道结型场效应管结构示意图和它的图形、符号。

它是在同一块N型硅片的两侧分别制作掺杂浓度较高的P型区(用P+表示),形成两个对称的PN结,将两个P区的引出线连在一起作为一个电极,称为栅极(g),在N型硅片两端各引出一个电极,分别称为源极(s)和漏极(d)。

在形成PN结过程中,由于P+区是重掺杂区,所以N一区侧的空间电荷层宽度远大二、工作原理N沟道和P沟道结型场效应管的工作原理完全相同,只是偏置电压的极性和载流子的类型不同而已。

下面以N沟道结型场效应管为例来分析其工作原理。

电路如图Z0123所示。

由于栅源间加反向电压,所以两侧PN结均处于反向偏置,栅源电流几乎为零。

漏源之间加正向电压使N型半导体中的多数载流子-电子由源极出发,经过沟道到达漏极形成漏极电流ID。

1.栅源电压UGS对导电沟道的影响(设UDS=0)在图Z0123所示电路中,UGS <0,两个PN结处于反向偏置,耗尽层有一定宽度,ID=0。

若|UGS| 增大,耗尽层变宽,沟道被压缩,截面积减小,沟道电阻增大;若|UGS| 减小,耗尽层变窄,沟道变宽,电阻减小。

场效应管工作原理

场效应管工作原理

场效应管工作原理MOS场效应管电源开关电路。

这是该装置的核心,在介绍该部分工作原理之前,先简单解释一下MOS 场效应管的工作原理。

MOS 场效应管也被称为MOS FET,既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。

它一般有耗尽型和增强型两种。

本文使用的为增强型MOS场效应管,其内部结构见图5。

它可分为NPN型PNP 型。

NPN型通常称为N沟道型,PNP型也叫P沟道型。

由图可看出,对于N沟道的场效应管其源极和漏极接在N型半导体上,同样对于P沟道的场效应管其源极和漏极则接在P型半导体上。

我们知道一般三极管是由输入的电流控制输出的电流。

但对于场效应管,其输出电流是由输入的电压(或称电场)控制,可以认为输入电流极小或没有输入电流,这使得该器件有很高的输入阻抗,同时这也是我们称之为场效应管的原因。

为解释MOS场效应管的工作原理,我们先了解一下仅含有一个P—N结的二极管的工作过程。

如图6所示,我们知道在二极管加上正向电压(P端接正极,N端接负极)时,二极管导通,其PN结有电流通过。

这是因为在P型半导体端为正电压时,N型半导体内的负电子被吸引而涌向加有正电压的P型半导体端,而P 型半导体端内的正电子则朝N型半导体端运动,从而形成导通电流。

同理,当二极管加上反向电压(P端接负极,N端接正极)时,这时在P型半导体端为负电压,正电子被聚集在P型半导体端,负电子则聚集在N型半导体端,电子不移动,其PN结没有电流通过,二极管截止。

对于场效应管(见图7),在栅极没有电压时,由前面分析可知,在源极与漏极之间不会有电流流过,此时场效应管处与截止状态(图7a)。

当有一个正电压加在N沟道的MOS场效应管栅极上时,由于电场的作用,此时N型半导体的源极和漏极的负电子被吸引出来而涌向栅极,但由于氧化膜的阻挡,使得电子聚集在两个N沟道之间的P型半导体中(见图7b),从而形成电流,使源极和漏极之间导通。

开关三级管工作原理图

开关三级管工作原理图

开关三级管工作原理图
以下为开关三级管的工作原理图:
1. 开关三级管由三个晶体管组成,分别为T1,T2,T3。

2. T1晶体管的基极(B1)通过一个电阻连接到输入信号源
(如微处理器或逻辑门电路)。

3. T1晶体管的集电极(C1)通过一个负载电阻连接到正电源,同时也连接到T2晶体管的基极(B2)。

4. T2晶体管的发射极(E2)通过一个电阻连接到地。

5. T2晶体管的集电极(C2)通过一个负载电阻连接到正电源,同时也连接到T3晶体管的基极(B3)。

6. T3晶体管的发射极(E3)通过一个电阻连接到地。

7. T3晶体管的集电极(C3)通过一个负载电阻连接到正电源。

8. 输出信号通过连接在T3晶体管的集电极(C3)和负载电阻
之间的节点得到。

工作原理:
当输入信号高电平时,T1晶体管导通,将T2晶体管的基极带
到高电平。

因此,T2晶体管导通,从而将T3晶体管的基极带
到高电平。

最终,T3晶体管导通,导通路径形成,输出信号
为高电平。

当输入信号低电平时,T1晶体管截断,将T2晶体管的基极带到低电平。

因此,T2晶体管截断,导致T3晶体管的基极也被带到低电平。

最终,T3晶体管截断,导通路径断开,输出信号为低电平。

总结:开关三级管通过控制输入信号的高低电平,实现了将输出信号切换为高电平或低电平的功能。

完整版对场效应管工作原理的理解

完整版对场效应管工作原理的理解

如何理解场效应管的原理,大多数书籍和文章都讲的晦涩难懂,给初学的人学习造成很大的难度,要深入学习就越感到困难,本人以自己的理解加以解释,希望对初学的人有帮助,即使认识可能不是很正确,但对学习肯定有很大的帮助。

场效应管的结构场效应管是电压控制器件,功耗比较低。

而三极管是电流控制器件,功耗比较高。

但场效应管制作工艺比三极管复杂,不过可以做得很小,至恸米级大小。

所以在大规模集成电路小信号处理方面得到广泛的应用。

对大电流功率器件处理比较困难,不过目前已经有双场效应管结构增加电流负载能力,也有大功率场管出现,大有取代三极管的趋势。

场效应管具有很多比三极管优越的性能。

结型场效应管的结构结型场效应管又叫JFET,只有耗尽型。

这里以N沟道结型场效应管为例,说明结型场效应管的结构及基本工作原理。

图为N沟道结型场效应管的结构示意图。

在一块N型硅,材料(沟道)上引出两个电极,分别为源极(S)和漏极(D)。

在它的两边各附一小片P型材料并引出一个电极,称为栅极(G)。

这样在沟道和栅极间便形成了两个PN结。

当栅极开路时,沟道相当于一个电阻,其阻值随型号而不同,一般为数百欧至数千欧。

如果在漏极及源极之间加上电压U DS,就有电流流过,I D将随U DS的增大而增大。

如果给管子加上负偏差U GS时,PN结形成空间电荷区,其载流子很少,因而也叫耗尽区(如图a中阴影区所示)。

其性能类似于绝缘体,反向偏压越大,耗尽区越宽,沟道电阻就越大,电流减小,甚至完全截止。

这样就达到了利用反向偏压所产生的电场来控制N型硅片(沟道)中的电流大小的目的。

注:实际上沟道的掺杂浓度非常小,导电能力比较低,所以有几百到几千欧导通电阻。

而且是PN结工作在反向偏置的状态。

刚开机时,如果负偏置没有加上,此时I D是最大的。

特点:1 , GS和GD有二极管特性,正向导通,反向电阻很大2: DS也是导通特性,阻抗比较大3: GS工作在反向偏置的状态。

4: DS极完全对称,可以反用,即D当做S , S当做D。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

三极管开关原理与场效应管开关原理(看过就全懂了)
2009-07-06 02:35
BJT的开关工作原理:
形象记忆法:
对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量。

它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。

但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流控制大电流。

假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。

小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。

所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小
阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。

如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。

在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。

当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。

如果水流处于可调节的状态,这种情况就是三极管中的线性放大区。

如果那个小的阀门开启的还不够,不能打开大阀门,这种情况就是三极管中的截止区。

如果小的阀门开启的太大了,以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量,这种情况就是三极管中的饱和区。

但是你关小小阀门的话,可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。

如果有水流存在一个水库中,水位太高(相应与Uce太大),导致不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管的反向击穿。

PN结的击穿又有热击穿和电击穿。

当反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率,直至PN结过热而烧毁,这种现象就是热击穿。

电击穿的过程是可逆的,当加在PN结两端的反向电压降低后,管子仍可以恢复原来的状态。

电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类,一般两种击穿同时存在。

电压低于5-6V的稳压管,齐纳击穿为主,电压高于5-6V的稳压管,雪崩击穿为主。

电压在5-6V之间的稳压管,两种击穿程度相
近,温度系数最好,这就是为什么许多电路使用5-6V稳压管的原因。

在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。

没有信号的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗。

而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。

当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。

比如用单片机外界三极管驱动数码管时,确实会对单片机管脚输出电流进行一定程度的放大,从而使电流足够大到可以驱动数码管。

但此时三极管并不工作在其特性曲线的放大区,而是工作在开关状态(饱和区)。

当单片机管脚没有输出时,三极管工作在截止区,输出电流约等于0。

在制造三极管时,要把发射区的N型半导体电子浓度做的很大,基区P型半导体做的很薄,当基极的电压大于发射极电压(硅管要大0.7V,锗管要大0.3V)而小于集电极电压时,这时发射区的电子进入基区,进行复合,形成Ie;但由于发射区的电子浓度很大,基区又很薄,电子就会穿过反向偏置的集电结到集电区的N型半导体里,形成Ic;基区的空穴被复合后,基极的电压又会进行补给,形成Ib。

理论记忆法:
当BJT的发射结和集电结均为反向偏置(VBE<0,VBC<0),只有很小的反向漏电流IEBO和ICBO分别流过两个结,故iB≈ 0,iC≈ 0,VCE ≈ VCC,对应于下图中的A点。

这时集电极回路中的c、e极之
间近似于开路,相当于开关断开一样。

BJT的这种工作状态称为截止。

当发射结和集电结均为正向偏置(VBE>0,VBC>0)时,调节RB,使IB=VCC / RC,则BJT工作在上图中的C点,集电极电流iC已接近于最大值VCC / RC,由于iC受到RC的限制,它已不可能像放大区那样随着iB的增加而成比例地增加了,此时集电极电流达到饱和,对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBS(),而集电极电流称为集电极饱和电流ICS(VCC / RC)。

此后,如果再增加基极电流,则饱和程度加深,但集电极电流基本上保持在ICS不再增加,集电极电压
VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。

这个电压称为BJT的饱和压降,它也
基本上不随iB增加而改变。

由于VCES很小,集电极回路中的c、e极之间近似于短路,相当于开关闭合一样。

BJT的这种工作状态称为饱和。

由于BJT饱和后管压降均为0.3V,而发射结偏压为0.7V,因此饱和后集电结为正向偏置,即BJT饱和时集电结和发射结均处于正向偏置,这是判断BJT工作在饱和状态的重要依据。

下图示出了NPN型BJT饱和时各电极电压的典型数据。

由此可见BJT相当于一个由基极电流所控制的无触点开关。

三极管处于放大状态还是开关状态要看给三极管基极加的电流Ib(偏流),随这个电流变化,三极管工作状态由截止-线性区-饱和状态变化而变。

BJT截止时相当于开关“断开”,而饱和时相当于开关“闭合”。

NPN型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。

结型场效应管(N沟道JFET)工作原理:
可将N沟道JFET看作带“人工智能开关”的水龙头。

这就有三部分:进水、人工智能开关、出水,可以分别看成是JFET的 d 极、g 极、s极。

“人工”体现了开关的“控制”作用即vGS。

JFET工作时,在栅极与源极之间需加一负电压(vGS<0),使栅极、沟道间的PN结反偏,栅极电流iG≈0,场效应管呈现高达107Ω以上的输入电阻。

在漏极与源极之间加一正电压(vDS>0),使N沟道中的多数载流子(电子)在电场作用下由源极向漏极运动,形成电流iD。

iD的大小受“人工开关”vGS的控制,vGS由零往负向增大时,PN结的耗尽层将加宽,导电沟道变窄,vGS绝对值越大则人工开关越接近于关上,流出的水(iD)肯定越来越小了,当你把开关关到一定程度的时候水就不流了。

“智能”体现了开关的“影响”作用,当水龙头两端压力差(vDS)越大时,则人工开关自动智能“生长”。

vDS值越大则人工开关生长越快,流水沟道越接近于关上,流出的水(iD)肯定越小了,当人工开关生长到一定程度的时候水也就不流了。

理论上,随着vDS逐渐增
加,一方面沟道电场强度加大,有利于漏极电流iD增加;另一方面,有了vDS,就在由源极经沟道到漏极组成的N型半导体区域中,产生了一个沿沟道的电位梯度。

由于N沟道的电位从源端到漏端是逐渐升高的,所以在从源端到漏端的不同位置上,漏极与沟道之间的电位差是不相等的,离源极越远,电位差越大,加到该处PN结的反向电压也越大,耗尽层也越向N型半导体中心扩展,使靠近漏极处的导电沟道比靠近源极要窄,导电沟道呈楔形。

所以形象地比喻为当水龙头两端压力差(vDS)越大,则人工开关自动智能“生长”。

当开关第一次相碰时,就是预夹断状态,预夹断之后id趋于饱和。

当vGS>0时,将使PN结处于正向偏置而产生较大的栅流,破坏了它对漏极电流iD的控制作用,即将人工开关拔出来,在开关处又加了一根进水水管,对水龙头就没有控制作用了。

绝缘栅场效应管(N沟道增强型MOSFET)工作原理:可将N沟道MOSFET看作带“人工智能开关”的水龙头。

相对应情况同JFET。

与JFET不同的的是,MOSFET刚开始人工开关是关着的,水流流不出来。

当在栅源之间加vGS>0, N型感生沟道(反型层)产生后,人工开关逐渐打开,水流(iD)也就越来越大。

iD的大小受“人工开关”vGS的控制,vGS由零往正向增大时,则栅极和P型硅片相当于以二氧化硅为介质的平板电容器,在正的栅源电压作用下,介质中便产生了一个垂直于半导体表面的由栅极指向P型衬底的电场,这个电场排斥空穴而吸引电子,P型衬底中的少子电子被吸引到衬底表面,这些电子在栅极附近的P型硅表面便形成了一个N型薄层,即导通源极和漏极
间的N型导电沟道。

栅源电压vGS越大则半导体表面的电场就越强,吸引到P型硅表面的电子就越多,感生沟道将越厚,沟道电阻将越小。

相当于人工开关越接近于打开,流出的水(iD)肯定越来越多了,当你把开关开到一定程度的时候水流就达到最大了。

MOSFET的“智能”性与JFET原理相同,参上。

绝缘栅场效应管(N沟道耗尽型MOSFET)工作原理:基本上与N沟道JFET一样,只是当vGS>0时,N沟道耗尽型MOSFET由于绝缘层的存在,并不会产生PN结的正向电流,而是在沟道中感应出更多的负电荷,使人工智能开关的控制作用更明显。

相关文档
最新文档