作者:AirCity 2020.2.3 1 BJTBJT是Bipolar Junction Transistor的缩写,也即是双极性晶体管。从名字上看,BTJ就是有两个PN结组成。BJT有两种类型:NPN和PNP,其中NPN最常用,两者的表示符号如下图。 BJT是电流控制器件,下文以NPN为例,介绍BJT的放大原理。文中会用二极管的“多子”和“少子”的概念,参见文章《原创 我理解的二极管(PN结,TVS,稳压管)工作原理》。 1.1 三极管的工作原理如下图,我们可以把NPN看做是两个背靠背的二极管相连。其中e区重掺杂,b区很薄,集电结比发射结大。 在放大状态下,be正偏,e区的电子穿过发射结流向b区。由于b区很薄,只能接受一小部分电子,形成电流Ibn。另一大部分电子穿过b区,直接到达发射结,并在反偏电压作用下到达c区,形成电流Icn,Icn/Ibn=β,这个值很大,这就是三极管放大原理的精髓所在。 重点来了:e区送到b区的电子,b区接受不完,反而大部分靠近了集电结,恰好弥补了集电结缺少“多子”的问题,这部分电子在反偏电压的作用下,迅速穿过了集电结,形成电流Icn。这可以理解为e区提供的电子,使发射结的漏电流急剧增大。 所以说,NPN的集电结只需要一点点反偏电压,甚至零偏,e区送过来的电子都可以迅速穿过发射结的内建电场,因此Ib电流一定时,不管Uce电压有多大,Ic的电流变化都很小。 下图是三极管的工作曲线,放大区的曲线正好说明了这种情况。 1.2 什么是放大区e结正偏,c结反偏,Ic=β*Ib,上文已经详细解释了放大原理。放大区Ube肯定等于0.7V或0.3V,Uce大于等于0.7或0.3V。 1.3 什么是截止区e结和c结都反偏,来自e区电子非常少,都是pA级别,但所有的都送到c结,形成Icn。实际使用过程中,可以认为Ib<0开始,三极管进入截止区。 这个截止主要是针对e结反偏截止来说的。 1.4 什么是饱和区e结和c结都正偏,此时来自e区的电子,不太容易被c结吸收,导致这些电子只能从b极走,这种是进入了饱和状态。 当e结正偏c结零偏时,为临界饱和,其实此时三极管仍在放大状态,c结还是吸收了来自e区的电子(因为零偏时还有内建势垒区),只是从此点以后,c结慢慢变为正偏,纵使Ib电流再大,e结也不会吸收更多的电流。因此在饱和状态下,Ib增大1mA,Ie也跟着增大1mA,Ic保持不变,因为c结已经达到了最大的电流吸收能力,不能在吸收了,饱和了。所以叫饱和区。 在饱和区,Ic/Ib<β,并且Uce肯定等于0.7或0.3V。 注意Ube大于0.7V和Ubc大于0.7V的状态,是三极管的异常工作状态,管子会烧毁! 1.5 三极管实用电路与非门 三输入与非门 2 FETFET是电压控制型器件,输入阻抗高,噪声小,FET分类如下: 2.1 J-FETN-FET,Ugs≥0,DS导通,Ugs足够负,DS关断; 2.2 MOSFET2.2.1 N/P沟道耗尽型
2.2.2 N/P沟道增强型
我们最常用的就是增强型的NMOS和PMOS。 关于MOSFET的符号,记忆方法如下: 注意,MOS管道在满足导通的条件下,电流的流向不仅限于D到S,还可以S到D,是没有方向的。 关于NMOS和PMOS的使用方法,见文章《 PMOS做信号开关NMOS做电平转换》。 2.3 CMOS工艺的IO结构
3 我用过的MOS管&三极管型号
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