二極體、三極體、MOSFET管知識點總結

• 二極體
• 三極體
• MOS管

二極體

1. 一般特性：當陽極和陰極之間加上>0.7V的電壓時，就會導通，導通後的二極體相當於一個0.7V的電池，反之，則不導通，相當於斷路。
   

(a). 實際中的二極體，可能在0.5V時就導通，且二極體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，由於電流增大電壓確實增大，於是引入了二極體等效電阻r_be概念，在三極體中的放大電路中會用到。

2. 動態特性：在低頻時，按電池理解即可，當高頻訊號載入在二極體時，就要考慮二極體的特性了。
   

   （1）、 PN接面除了構成了如上圖的單向二極體外，還存在了1個結電容。因工藝不同，PN接面點接觸可以減少結電容，但會降低二極體的通流能力，反之，面接觸的PN接面流通能力強，但結電容大。結電容的存在會使二極體流過一定量的反相電荷；因此，這使得實際二極體需要一段時間來“恢復”反向阻斷能力。
   （2）、如下圖，在T_f時刻前，二極體正向導通，U_F=0.7V，I_F很大；隨後，電路嘗試給二極體加反壓，反壓不會馬上加上去，二極體電流I_F在t0時刻降到0。t0-t1這段時間，二極體電流不僅不會消失，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時間段反向電流終於慢慢減少到0，稱為tf（fall）下降時間。
   

   （3）、t_d+t_f=t_rr，反向恢復時間。這段時間，二極體反向導通。由於t_f小，在寄生電感上會產生反向電壓，有可能會擊穿二極體。
   （4）、恢復係數t_f/t_d用來描述二極體反向恢復的“係數”，其越大，越不容易產生有害高壓。
   
   （5）、按t_rr的大小區分二極體，可分為普通二極體（t_rr>ms,Eg:穩壓二極體）、快恢復二極體(t_rr=(10ns,50ns))和肖特基二極體(t_rr<10ns+導通壓降小+恢復軟度小)。
   （6）、穩壓二極體在正向導通時，就是普通二極體的特性。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。

三極體

BJT是雙極結型電晶體（Bipolar Junction Transistor—BJT）的縮寫，有PNP和NPN兩種組合結構。三極體是電流控制型元件。
N：指負，是指4價矽加少量5價元素砷、磷等；PNP，4價矽加入少量的3價元素如硼等。

• NPN管電壓定義、電流定義
  

• PNP管電壓定義、電流定義

• NPN、PNP的PN接面

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

• 三極體的等效電路

（1）、Ic=βIb，是三極體的特徵方程，N型管的Ib從B–>E，從C–>E
（2）、β可認為是取決於生產工藝，幾十到幾百
（3）、三極體只能改變CE間的等效電阻R_CE來實現Ic=βIb
（4）、R_CE調至最小，都實現不了Ic=βIb，稱為“飽和”
（5）、R_CE調至最大，都實現不了Ic=βIb，稱為“截止”

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輸入伏案特性曲線是基極電流與發射結電壓之間的關係(其可能受到集電極和發射結之間的電壓Uce影響)，發射結電壓大於0.7v時，三極體基極開始有電流。（除了0時有個特殊線，>0.7V的基本是一簇線）

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係。理想集電極電流應該僅和基極電流有關係，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，理想三極體內部無電流流動，實際極電極存在漏電流 。

• 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。

• 輸出伏安特性曲線

三極體的4種工作狀態

1. 截止狀態
   Ibq非常小，以致Icq亦非常小，相當於沒導通

2. 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。

3. 飽和狀態
   任何狀態下，只要Uce<Uces，三極體就處於飽和狀態，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

4. 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：是指輸入訊號為零時的狀態，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，其他的引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：輸入訊號為零，電路處於直流工作狀態時，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。用大俗話就是三極體處於靜態工作狀態的時候的基極電流。就是當沒有交流訊號輸入到基極的時候，三極體的基極電流。

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。但是對於PN接面而言，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R_Q=U_Q/I_Q
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）將能量或資訊實現傳遞。

MOS管

MOS管是電壓控制型元件

1. MOS管的識別
   

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體，這個二極體有什麼作用?如果接入電路，一般哪個接輸入哪個接輸出?

MOS三個極怎麼判斷

它們是N溝道還是P溝道

2. Mos 管的寄生二極體
   它是由生產工藝造成的，大功率MOS管漏極從矽片底部引出，就會有這個寄生二極體。小功率MOS管例如整合晶片中的MOS管是平面結構，漏極引出方向是從矽片的上面也就是與源極等同一方向，沒有這個二極體。類比電路書裡講得就是小功率MOS管的結構，所以沒有這個二極體。但D極和襯底之間都存在寄生二極體，如果是單個電晶體，襯底當然接S極，因此自然在DS之間有二極體。如果在Ic裡面，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體。那麼寄生二極體起什麼作用呢?當電路中產生很大的瞬間反向電流時，可以通過這個二極體匯出來，不至於擊穿這個MOS管。(起到保護MOS管的作用)

   寄生二極體方向判定

3. MOS管的應用
   (1). 開關作用
   

MOS開關實現的是訊號切換(高低電平）

• 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，由於寄生二極體直接導通，因此S極電壓可以無條件到D極（S–>D，PN接面正向導通，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，我們可以這麼記，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。比如筆記本上用於訊號切換的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，問該怎麼做?
  
  這樣的做法有一個缺點，二極體上會產生一個壓降，損失一些電壓訊號。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。
  

這個電路當電源反接時NMOS管截止，保護了負載。電源正接時由於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並聯一個二極體的方案好。

MOS管的學習部分引用或摘錄自文章《三極體和MOS管工作狀態圖解+例項》，感謝作者的分享