二極管三極管電路原理和理解

一，二極管

1，二極管的基本知識(shí)

PN 結(jié)：是指一塊半導(dǎo)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(kuò)散運(yùn)動(dòng)。（ N->P為正）

在電場(chǎng)作用下，載流子將作漂移運(yùn)動(dòng)，其方向與擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反直到 PN結(jié)電流為零，達(dá)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(lái)的平衡，而呈現(xiàn)單向?qū)щ娞匦裕ǚ蔷€性非時(shí)變電阻）。半導(dǎo)體二極管是由 PN 結(jié)加上引線和管殼構(gòu)成的，由 PN 結(jié)構(gòu)成的二極管是最基本的半導(dǎo)體器件。

2，二極管的應(yīng)用

（1）限幅電路：利用二極管單向?qū)щ娦院蛯?dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)組成，將信號(hào)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(hào)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(guān)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娦裕瑢⒔涣餍盘?hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，廣泛用于直流穩(wěn)壓電源中。

（5）低電壓穩(wěn)壓電路：利用二極管導(dǎo)通后兩端電壓基本不變的特點(diǎn)，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(dòng)勢(shì)，而損壞設(shè)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(chǎng)作用下，載流子能量增大，勢(shì)壘區(qū)的載流電子就會(huì)發(fā)生碰撞電離而激發(fā)形成自由電子- - 空穴對(duì)。新產(chǎn)生的載流子又通過(guò)碰撞產(chǎn)生自由電子- - 空穴對(duì)，這就是倍增效應(yīng)。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(dòng)性可以有一定幾率穿過(guò)位能比電子動(dòng)能高的勢(shì)壘區(qū)，形成大的反向電流。齊納擊穿需要的電場(chǎng)強(qiáng)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(méi)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(diǎn)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(shí)，因?yàn)檎螂娏鞑坏?，而且還是正溫度系數(shù)。

二，三極管

1，基本知識(shí)：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(guān)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(shí)的集電極電流。在一定溫度下，I I CBO 是一個(gè)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(guān)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(chǎng)效應(yīng)晶體管

1，定義：場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ Field Effect Transistor)這是一種電壓控制型多子導(dǎo)電器件，又稱為單極型晶體管。

2，場(chǎng)效應(yīng)晶體管可分為三大類：

結(jié)型柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ JFET ）、肖特基勢(shì)壘柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ MESFET) 、絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（ IGFET)

（1）JFET 是用一個(gè)低摻雜的半導(dǎo)體作為導(dǎo)電溝道，在半導(dǎo)體的一個(gè)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(shì)壘區(qū)主要向低摻雜的溝道區(qū)擴(kuò)展，于是可利用反偏 PN 結(jié)的勢(shì)壘區(qū)寬度隨反向電壓的變化而變化的特點(diǎn)來(lái)控制導(dǎo)電溝道的戴面積，從而控制溝道的導(dǎo)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(dǎo)體結(jié)來(lái)作為控制柵。

這在三類場(chǎng)效應(yīng)晶體管，無(wú)論是對(duì)于分立元件或集成電路都是 IGFET占主導(dǎo)地位。

3，絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管（IGFET)

IGFET 的工作原理是利用電場(chǎng)能來(lái)控制半導(dǎo)體的表面狀態(tài)，從而控制道 溝道的導(dǎo)電能力。根據(jù)溝道的導(dǎo)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(dāng) IGFET 用 SiO2 作為絕緣層時(shí)，我們把這種 FET 稱為 “ 金屬- - 氧化物- - 半導(dǎo)體 ” 場(chǎng)效應(yīng)晶體管，簡(jiǎn)稱 MOSFET 。

N N 溝道 MOSEFT基本結(jié)構(gòu)示意圖

MOSFET 工作原理是通過(guò)改變柵源電壓 VGS 來(lái)控制溝道的導(dǎo)電能力，從而控制漏極電流 ID 。它是一個(gè)電壓控制型器件。

轉(zhuǎn)移特性反映了柵源電壓對(duì)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(duì)二極管三極管電路的理解

1、引入穩(wěn)壓二級(jí)管的問(wèn)題：在只要保證穩(wěn)壓管有2mA的電流流過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)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(lái)制作的（二極管內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)電場(chǎng)，就是使用了內(nèi)電場(chǎng)的特性，外加反向電壓，但制作時(shí)又人為控制內(nèi)電場(chǎng)的厚度，所以才有穩(wěn)壓一說(shuō)）但是這個(gè)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(gè)限流電阻，如果我的電流需求很大,例如我用一個(gè)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(fù)載的電源，比如負(fù)載幾mA ，因?yàn)榉€(wěn)壓管需要一個(gè)限流電阻，通常上接一個(gè)電阻到電源做限流，否則直接電源通過(guò)穩(wěn)壓管，會(huì)把穩(wěn)壓管燒壞， 大電流的電源，需要設(shè)計(jì)開關(guān)電源。

2、在這個(gè)電路中，此三極管的主要作用是用作減掉個(gè)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(fù)載電流主要是通過(guò)三極管的CE ，而三極管的B極是一個(gè)小電流，從這個(gè)小電流來(lái)控制三極管CE 大電流提供給負(fù)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(wàn)搞清楚負(fù)載電流是從三極管的CE之間流過(guò)的。

3、此電路這個(gè)位置只有0.3V，此時(shí)B極電壓應(yīng)該只有0.7V（二極管鉗位作用），那么Ube導(dǎo)通，UCE的導(dǎo)通，這個(gè)0.3V是由于Uce之間導(dǎo)通接地之后的電壓?jiǎn)?？也稱為管壓降對(duì)嗎？

答：這個(gè)0.3 V 是三極管 Q2 飽和 后，CE之間的壓降

4、在設(shè)計(jì)延時(shí)電容時(shí)候，延時(shí)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(gè)尖峰的電容的時(shí)間是怎么限值的呢？在您視頻上面講的是以：Ｔ１Ｔ２Ｔ３代表的三個(gè)步驟：（1）T1時(shí)為：0 （2）T2時(shí)為充電過(guò)程 （3）T3為充電完成之后，當(dāng)電源不再供電之后，電容放電給負(fù)載時(shí)供電的時(shí)間，那么我在計(jì)算這個(gè)值的是時(shí)候以什么為基準(zhǔn)呢？

答：?jiǎn)蝹€(gè)RC 電路充電時(shí)間常數(shù)為 t 等于 RC ，在這個(gè)電路里，R值不好計(jì)算，但你可以大概用R2乘以 C4 來(lái)計(jì)算，精確設(shè)定C 的容值，需要用示波器測(cè)試C4充電上升沿的時(shí)間， 那么你的尖峰電壓寬度需要小于這個(gè)上升沿的時(shí)間。

5、對(duì)于三極管的一個(gè)問(wèn)題：三極管從內(nèi)部流向來(lái)講，Ic=放大倍數(shù)*Ib，那么Ie=Ic+Ib,那么在放大區(qū)時(shí)，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(guān)電路來(lái)講,當(dāng)Ib有一個(gè)0.7V的電壓流入時(shí)，Ube導(dǎo)通，Uce也導(dǎo)通（電流是Ic流入Ie）

這兩個(gè)問(wèn)題怎么感覺(jué)，同樣的三極管為什么放大是由于Ic放大，而飽和導(dǎo)通是由Ic流向Ie

答:這個(gè)問(wèn)題只是在糾結(jié)一個(gè)精度的問(wèn)題,精確計(jì)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(jì)算就是忽略了IB

6、使用PNP三極管使用的時(shí)候，三極管被鉗位到0.7V時(shí)，那么三極管的BE必須要與地形成回路，這個(gè)理解對(duì)嗎？

解釋：當(dāng)開關(guān)按下后，三極管BE導(dǎo)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(guān)斷開，那么三極管的BE是不通的，沒(méi)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?yàn)闆](méi)有電流，R11上沒(méi)有壓降。