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日常記錄(3)硬體相關

JK觸發器

https://blog.csdn.net/qq_41844618/article/details/104347445

PN接面

http://m.elecfans.com/article/577144.html

二極體的核心是PN接面。因此二極體的單向導電性是由PN接面的特性說決定的。在P型和N型半導體的交介面附近,由於N區的自由電子濃度大,於是帶負電荷的自由電子會由N區向電子濃度低的P區擴散,擴散的結果使PN接面中靠P區一側帶負電,靠N區一側帶正電,形成由N區指向P區的電場。即PN接面內電場。內電場將阻礙多數載流子的繼續擴散,又稱為阻檔層。

(1)PN接面加上正向電壓的情況 將PN接面的P區接電源正極,N區接電源負極,此時外加電壓對PN接面產生的電場與PN接面內電場方向相反,消弱了PN接面內電場,使得多數載流子能順利通過PN接面形成正向電流,並隨著外加電壓的升高而迅速增大,即PN接面加正向電壓時處於導通狀態。

(2)PN接面 加上反向電壓的情況 將PN接面的P區接電源負極,N區接電源正極,此時外加電壓對PN接面產生的電場與PN接面內電場方向相同,加強了PN接面內電場,多數載流子在電場力的作用下難以通過PN接面反向電流非常微小,即PN接面加反向電壓時處於截止狀態。

NPN和PNP三極體

http://www.elecfans.com/yuanqijian/sanjiguang/20170425510870.html

三極體是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN接面,兩個PN接面把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區,兩側部分是發射區和集電區。e(發射極)、b(基極)、c(集電極)

一、電流放大

下面的分析僅對於NPN型矽三極體。如上圖所示,我們把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流 Ic。

這兩個電流的方向都是流出發射極的,所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。

三極體的放大作用就是:

集電極電流受基極電流的控制(假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話),並且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關係:

集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極體的放大倍數(β一般遠大於1,例如幾十,幾百)。

如果我們將一個變化的小訊號加到基極跟發射極之間,這就會引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大後,導致了Ic很大的變化

如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的,那麼根據電壓計算公式 U=R*I 可以算得,這電阻上電壓就會發生很大的變化

。我們將這個電阻上的電壓取出來,就得到了放大後的電壓訊號。

二、偏置電路

三極體在實際的放大電路中使用時,還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。

首先是由於三極體BE結的非線性(相當於一個二極體),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產生(對於矽管,常取0.7V)。當基極與發射極之間的電壓小於0.7V時,基極電流就可以認為是0。

但實際中要放大的訊號往往遠比 0.7V要小,如果不加偏置的話,這麼小的訊號就不足以引起基極電流的改變(因為小於0.7V時,基極電流都是0)。如果我們事先在三極體的基極上加上一 個合適的電流(叫做偏置電流,電阻Rb用來提供這個電流,所以它被叫做基極偏置電阻),那麼當一個小訊號跟這個偏置電流疊加在一起時,小訊號就會導致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大並在集電極上輸出。

另一個原因就是輸出訊號範圍的要求,如果沒有加偏置,那麼只有對那些增加的訊號放大,而對減小的訊號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當輸入的基極電流變小時,集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時,集電極電流就增大。這樣減小的訊號和增大的訊號都可以被放大了。

三、開關作用

下面說說三極體的飽和情況。像上面那樣的圖,因為受到電阻 Rc的限制(Rc是固定值,那麼最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的。

當基極電流的增大,不能使集電極電流繼續增大時,三極體就進入了飽和狀態。一般判斷三極體是否飽和的準則是:Ib*β>Ic。

進入飽和狀態之後,三極體的集電極跟發射極之間的電壓將很小,可以理解為 一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極體來當作開關使用:

當基極電流為0時,三極體集電極電流為0(這叫做三極體截止),相當於開關斷開;當基極電流很大,以至於三極體飽和時,相當於開關閉合。

如果三極體主要工作在截止和飽和狀態,那麼這樣的三極體我們一般把它叫做開關管。

四、工作狀態

如果我們在上面這個圖中,將電阻Rc換成一個燈泡,那麼當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅

如果基極電流比較大時(大於流過燈泡的電流除以三極體 的放大倍數 β),三極體就飽和,相當於開關閉合,燈泡就亮了。

由於控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。

如果基極電流從0慢慢增加,那麼燈泡的亮度也會隨著增加(在三極體未飽和之前)。

場效電晶體

場效電晶體是在三極體的基礎上而開發出來的。三極體通過電流的大小控制輸出,輸入要消耗功率。場效電晶體是通過輸入電壓控制輸出,不消耗功率。

場效電晶體和三極體的區別是電壓和電流控制,但這都是相對的。電壓控制的也需要電流,電流控制的也需要電壓,只是相對要小而已。

就其效能而言,場效電晶體要明顯優於普通三極體,不管是頻率還是散熱要求,只要電路設計合理,採用場效電晶體會明顯提升整體效能。




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