三極管開(kāi)關(guān)原理與場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)原理看過(guò)就全懂了.

1、三極管開(kāi)關(guān)原理 與 場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)原理(看過(guò)就全懂了）2009-07-06 02:35bjt的開(kāi)關(guān)工作原理：   形象記憶法 ：    對(duì)三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。但三極管厲害的地方在于：它可以通過(guò)小電流控制大電流。    假設(shè)三極管是個(gè)大壩，這個(gè)大壩奇怪的地方是，有兩個(gè)閥門，一個(gè)大閥門，一個(gè)小閥門。小閥門可以用人力打開(kāi)，大閥門很重，人力是打不開(kāi)的，只能通過(guò)小閥門的水力打開(kāi)。    所以，

2、平常的工作流程便是，每當(dāng)放水的時(shí)候，人們就打開(kāi)小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開(kāi)關(guān)，大閥門隨之打開(kāi)，洶涌的江水滔滔流下。    如果不停地改變小閥門開(kāi)啟的大小，那么大閥門也相應(yīng)地不停改變，假若能嚴(yán)格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。    在這里，ube就是小水流，uce就是大水流，人就是輸入信號(hào)。當(dāng)然，如果把水流比為電流的話，會(huì)更確切，因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)電流控制元件。    如果水流處于可調(diào)節(jié)的狀態(tài)，這種情況就是三極管中的線性放大區(qū)。    如果那

3、個(gè)小的閥門開(kāi)啟的還不夠，不能打開(kāi)大閥門，這種情況就是三極管中的截止區(qū)。    如果小的閥門開(kāi)啟的太大了，以至于大閥門里放出的水流已經(jīng)到了它極限的流量，這種情況就是三極管中的飽和區(qū)。但是你關(guān)小小閥門的話，可以讓三極管工作狀態(tài)從飽和區(qū)返回到線性區(qū)。    如果有水流存在一個(gè)水庫(kù)中，水位太高（相應(yīng)與uce太大），導(dǎo)致不開(kāi)閥門江水就自己沖開(kāi)了，這就是二極管的反向擊穿。pn結(jié)的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當(dāng)反向電流和反向電壓的乘積超過(guò)pn結(jié)容許的耗散功率，直至pn結(jié)過(guò)熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。電擊穿的過(guò)程是可逆的，當(dāng)加在pn結(jié)兩端的反向電壓降低

4、后，管子仍可以恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類，一般兩種擊穿同時(shí)存在。電壓低于56v的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，電壓高于56v的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主。電壓在56v之間的穩(wěn)壓管，兩種擊穿程度相近，溫度系數(shù)最好，這就是為什么許多電路使用56v穩(wěn)壓管的原因。    在模擬電路中，一般閥門是半開(kāi)的，通過(guò)控制其開(kāi)啟大小來(lái)決定輸出水流的大小。沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候，水流也會(huì)流，所以，不工作的時(shí)候，也會(huì)有功耗。    而在數(shù)字電路中，閥門則處于開(kāi)或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候，閥門是完全關(guān)閉的，沒(méi)有功耗。比如用單片機(jī)外界三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí)，確

5、實(shí)會(huì)對(duì)單片機(jī)管腳輸出電流進(jìn)行一定程度的放大，從而使電流足夠大到可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。但此時(shí)三極管并不工作在其特性曲線的放大區(qū)，而是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)（飽和區(qū)）。當(dāng)單片機(jī)管腳沒(méi)有輸出時(shí)，三極管工作在截止區(qū)，輸出電流約等于0。    在制造三極管時(shí)，要把發(fā)射區(qū)的n型半導(dǎo)體電子濃度做的很大，基區(qū)p型半導(dǎo)體做的很薄，當(dāng)基極的電壓大于發(fā)射極電壓（硅管要大0.7v，鍺管要大0.3v）而小于集電極電壓時(shí)，這時(shí)發(fā)射區(qū)的電子進(jìn)入基區(qū)，進(jìn)行復(fù)合，形成ie；但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大，基區(qū)又很薄，電子就會(huì)穿過(guò)反向偏置的集電結(jié)到集電區(qū)的n型半導(dǎo)體里，形成ic；基區(qū)的空穴被復(fù)合后，基極的電壓又會(huì)進(jìn)行

6、補(bǔ)給，形成ib。理論記憶法：    當(dāng)bjt的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置（vbe0，vbc0），只有很小的反向漏電流iebo和icbo分別流過(guò)兩個(gè)結(jié)，故ib 0，ic 0，vce vcc，對(duì)應(yīng)于下圖中的點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開(kāi)路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)一樣。bjt的這種工作狀態(tài)稱為截止。    當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為正向偏置（vbe0，vbc0）時(shí)，調(diào)節(jié)rb，使ib=vcc / rc，則bjt工作在上圖中的c點(diǎn)，集電極電流ic已接近于最大值vcc / rc，由于ic受到rc的限制，它已不可能像放大區(qū)那樣隨著ib的增加而成比例地

7、增加了，此時(shí)集電極電流達(dá)到飽和，對(duì)應(yīng)的基極電流稱為基極臨界飽和電流ibs（ ），而集電極電流稱為集電極飽和電流ics（vcc / rc）。此后，如果再增加基極電流，則飽和程度加深，但集電極電流基本上保持在ics不再增加，集電極電壓vce=vcc-icsrc=vces=2.0-0.3v。這個(gè)電壓稱為bjt的飽和壓降，它也基本上不隨ib增加而改變。由于vces很小，集電極回路中的c、e極之間近似于短路，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合一樣。bjt的這種工作狀態(tài)稱為飽和。由于bjt飽和后管壓降均為0.3v，而發(fā)射結(jié)偏壓為0.7v，因此飽和后集電結(jié)為正向偏置，即bjt飽和時(shí)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均處于正向偏置，這是判斷bjt工

8、作在飽和狀態(tài)的重要依據(jù)。下圖示出了型bjt飽和時(shí)各電極電壓的典型數(shù)據(jù)。    由此可見(jiàn)bjt相當(dāng)于一個(gè)由基極電流所控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。三極管處于放大狀態(tài)還是開(kāi)關(guān)狀態(tài)要看給三極管基極加的電流ib（偏流），隨這個(gè)電流變化，三極管工作狀態(tài)由截止-線性區(qū)-飽和狀態(tài)變化而變。bjt截止時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”，而飽和時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)“閉合”。型bjt截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)列于下表中。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（n溝道jfet）工作原理：         可將n溝道jfet看作帶“人工智能開(kāi)關(guān)”的水龍頭。這就

9、有三部分：進(jìn)水、人工智能開(kāi)關(guān)、出水，可以分別看成是jfet的 d極 、g 極、s極。     “人工”體現(xiàn)了開(kāi)關(guān)的“控制”作用即vgs。jfet工作時(shí)，在柵極與源極之間需加一負(fù)電壓（vgs<0），使柵極、溝道間的pn結(jié)反偏，柵極電流ig0，場(chǎng)效應(yīng)管呈現(xiàn)高達(dá)107以上的輸入電阻。在漏極與源極之間加一正電壓（vds>0），使n溝道中的多數(shù)載流子（電子）在電場(chǎng)作用下由源極向漏極運(yùn)動(dòng)，形成電流id。id的大小受“人工開(kāi)關(guān)”vgs的控制，vgs由零往負(fù)向增大時(shí)，pn結(jié)的耗盡層將加寬，導(dǎo)電溝道變窄，vgs絕對(duì)值越大則人工開(kāi)關(guān)越接近于關(guān)上，流出的水（id）

10、肯定越來(lái)越小了，當(dāng)你把開(kāi)關(guān)關(guān)到一定程度的時(shí)候水就不流了。     “智能”體現(xiàn)了開(kāi)關(guān)的“影響”作用，當(dāng)水龍頭兩端壓力差（vds）越大時(shí)，則人工開(kāi)關(guān)自動(dòng)智能“生長(zhǎng)”。vds值越大則人工開(kāi)關(guān)生長(zhǎng)越快，流水溝道越接近于關(guān)上，流出的水（id）肯定越小了，當(dāng)人工開(kāi)關(guān)生長(zhǎng)到一定程度的時(shí)候水也就不流了。理論上，隨著vds逐漸增加，一方面溝道電場(chǎng)強(qiáng)度加大，有利于漏極電流id增加；另一方面，有了vds，就在由源極經(jīng)溝道到漏極組成的n型半導(dǎo)體區(qū)域中，產(chǎn)生了一個(gè)沿溝道的電位梯度。由于n溝道的電位從源端到漏端是逐漸升高的，所以在從源端到漏端的不同位置上，漏極與溝道之間的電位差是

11、不相等的，離源極越遠(yuǎn)，電位差越大，加到該處pn結(jié)的反向電壓也越大，耗盡層也越向n型半導(dǎo)體中心擴(kuò)展，使靠近漏極處的導(dǎo)電溝道比靠近源極要窄，導(dǎo)電溝道呈楔形。所以形象地比喻為當(dāng)水龍頭兩端壓力差（vds）越大，則人工開(kāi)關(guān)自動(dòng)智能“生長(zhǎng)”。      當(dāng)開(kāi)關(guān)第一次相碰時(shí)，就是預(yù)夾斷狀態(tài)，預(yù)夾斷之后id趨于飽和。       當(dāng)vgs>0時(shí)，將使pn結(jié)處于正向偏置而產(chǎn)生較大的柵流，破壞了它對(duì)漏極電流id的控制作用，即將人工開(kāi)關(guān)拔出來(lái)，在開(kāi)關(guān)處又加了一根進(jìn)水水管，對(duì)水龍頭就沒(méi)有控制作用了。絕緣

12、柵場(chǎng)效應(yīng)管(n溝道增強(qiáng)型mosfet)工作原理：    可將n溝道m(xù)osfet看作帶“人工智能開(kāi)關(guān)”的水龍頭。相對(duì)應(yīng)情況同jfet。與jfet不同的的是，mosfet剛開(kāi)始人工開(kāi)關(guān)是關(guān)著的，水流流不出來(lái)。當(dāng)在柵源之間加vgs>0， n型感生溝道（反型層）產(chǎn)生后，人工開(kāi)關(guān)逐漸打開(kāi)，水流（id）也就越來(lái)越大。id的大小受“人工開(kāi)關(guān)”vgs的控制，vgs由零往正向增大時(shí)，則柵極和p型硅片相當(dāng)于以二氧化硅為介質(zhì)的平板電容器，在正的柵源電壓作用下，介質(zhì)中便產(chǎn)生了一個(gè)垂直于半導(dǎo)體表面的由柵極指向p型襯底的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)排斥空穴而吸引電子，p型襯底中的少子電子被吸引到襯底表面，這些電子在柵極附近的p型硅表面便形成了一個(gè)n型薄層，即導(dǎo)通源極和漏極間的n型導(dǎo)電溝道。柵源電壓vgs越大則半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)就越強(qiáng)，吸引到p型硅表面的電子就越多，感生溝道將越厚，溝道電阻將越小。相當(dāng)于人工開(kāi)關(guān)越接近于打開(kāi)，流出的水（id）