精华内容
下载资源
问答
  • CPU中的晶体管工作原理
    2021-07-16 07:25:37

    描述

    CPU的产生

    在了解CPU工作原理之前,我们先简单谈谈CPU是如何生产出来的。CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上,用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此,从这个意义上说,CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言,晶体管就是微型电子开关,它们是构建CPU的基石,你可以把一个晶体管当作一个电灯开关,它们有个操作位,分别代表两种状态:ON(开)和OFF(关)。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开,而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应!这样,计算机就具备了处理信息的能力。

    但你不要以为,只有简单的“0”和“1”两种状态的晶体管的原理很简单,其实它们的发展是经过科学家们多年的辛苦研究得来的。在晶体管之前,计算机依靠速度缓慢、低效率的真空电子管和机械开关来处理信息。后来,科研人员把两个晶体管放置到一个硅晶体中,这样便创作出第一个集成电路,再后来才有了微处理器。

    CPU里的晶体管都是集成的超微晶体管,一个22纳米工艺的i5可能集成上十亿的晶体管。

    简单的来说就是切一整块高纯硅,以激光技术在上面切出上亿个晶体管,(但我想知道的是!这些晶体管,是三极管,还是mos管,还是其他的哪种晶体管,这些晶体管具体的作用是什么,比如三极管可放大信号)。

    一块cpu就是一个微型的电路板,上面有很多元件各司其职、并协同协作处理每一个电信号,因此电阻、三极管等元件或者说具有这些元件功能的组成是有的

    36454314e7ae486d3e6b15c5dc719e50.png

    晶体管的工作原理

    看到这里,你一定想知道,晶体管是如何利用“0”和“1”这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢?其实,所有电子设备都有自己的电路和开关,电子在电路中流动或断开,完全由开关来控制,如果你将开关设置为OFF,电子将停止流动,如果你再将其设置为ON,电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制,我们可以将晶体管称之为二进制设备。这样,晶体管的ON状态用“1”来表示,而OFF状态则用“0”来表示,就可以组成最简单的二进制数。

    众多晶体管产生的多个“1”与“0”的特殊次序和模式能代表不同的情况,将其定义为字母、数字、颜色和图形。举个例子,十进位中的1在二进位模式时也是“1”,2在二进位模式时是“10”,3是“11”,4是“100”,5是“101”,6是“110”等等,依此类推,这就组成了计算机工作采用的二进制语言和数据。成组的晶体管联合起来可以存储数值,也可以进行逻辑运算和数字运算。加上石英时钟的控制,晶体管组就像一部复杂的机器那样同步地执行它们的功能。

    打开APP阅读更多精彩内容

    点击阅读全文

    更多相关内容
  • 晶体管工作原理其实很简单,就是用两个状态表示二进制的“0”和“1”。    源极和漏极之间是沟道(Channel),当没有对栅极(G)施加电压的时候,沟道中不会聚集有效的电荷,源极(S)和漏极(S)之间不会有...
  • 晶体管工作原理其实很简单,就是用两个状态表示二进制的“0”和“1”。    源极和漏极之间是沟道(Channel),当没有对栅极(G)施加电压的时候,沟道中不会聚集有效的电荷,源极(S)和漏极(S)之间不会有...
  • 数字晶体管的测试与一般小信号晶体管相比,有较大的区别,主要测输入截止电压Vi(off)(7BTON),输入开启电压Vi(on)(8BTON),输出电压Vo(on)(9VCESAT),输入截止电流Ii(10IEB),输出截止电流Io(off)...
  • 系统阐述了铁电场效应晶体管(FeFET)的工作原理,重点介绍了铁电层和缓冲层的材料设计的基本原理、主要 的铁电层材料和缓冲层材料及其所对应的 FeFET的器件性能.并介绍了基于 FeFET的 FeCMOS逻辑电路、F eNAND 闪存...
  • 晶体管工作原理PPT教案.pptx
  • 双极型晶体管工作原理PPT学习教案.pptx
  • 铁电场效应晶体管

    2020-12-09 08:25:16
    王华 于军 周文利 王耘波 谢基凡 周东祥 朱丽丽 摘要:介绍了铁电场效应晶体管(FFET)的基本结构、存储机制、制作方法,综述其结构设计的改进、铁电薄膜在FFET中应用的进展情况,探讨围绕铁电薄膜材料、过渡...
  • 晶体管工作原理

    2022-01-15 00:18:21
    来源 | 巧学数电模电单片机晶体管是一个简单的组件,可以使用它来构建许多有趣的电路。在本文中,将带你了解晶体管是如何工作的,以便你可以在后面的电路设计中使用它们。一旦你了解了晶体管的基本知...

    9a571ba77dd9be2e2d825462ff273fba.gif

    来源 | 巧学数电模电单片机

    晶体管是一个简单的组件,可以使用它来构建许多有趣的电路。在本文中,将带你了解晶体管是如何工作的,以便你可以在后面的电路设计中使用它们。

    一旦你了解了晶体管的基本知识,这其实是相当容易的。我们将集中讨论两个最常见的晶体管:BJT和MOSFET。

    晶体管的工作原理就像电子开关,它可以打开和关闭电流。一个简单的思考方法就是把晶体管看作没有任何动作部件的开关,晶体管类似于继电器,因为你可以用它来打开或关闭一些东西。当然了晶体管也可以部分打开,这对于放大器的设计很有用。

    1 晶体管BJT的工作原理

    让我们从经典的NPN晶体管开始。

    下图是个双极结晶体管(BJT),有三个引脚:

    • 基极(B)

    • 集电极(C)

    • 发射极(E)

    bca5fbef11b602d2b22afbc77fa84e14.png

    如果你打开它,电流可以通过它从集电极到发射极。当它关闭时,没有电流流过。

    如下示例电路中,晶体管是关着的。这意味着没有电流可以通过它,所以发光二极管也被关闭了。

    4fada1c820c88626fb95ce4fba86603c.png

    要打开晶体管,基极和发射极之间的电压约为0.7V。

    如果你有一个0.7V的电池,你可以把它连接到基极和发射极之间,晶体管就会打开。

    既然我们大多数人没有0.7V的电池,我们怎么打开晶体管?

    很简单!晶体管的基极到发射极部分的工作原理是二极管,二极管有一个正向电压,它会从可用电压中“抓取”这部分电压。如果你在串联中加入一个电阻器,其余的电压就会在电阻器上分压。

    因此,增加一个电阻器,你会自动获得0.7V左右。这和你通过LED限制电流确保它不会爆炸是一样的原理。

    如果还添加了按键开关,则可以通过按键开关来控制晶体管,进而控制LED:

    daff23b833d971f8316888770b6c9771.png

    1.1 选择元器件的值

    要选择元器件的值,还需要了解晶体管的工作原理:当电流从基极流向发射极时,晶体管打开,使更大的电流可以从集电极流向发射极。

    663fea40540a2fb4a50f99d365e75f37.png

    这两种电流的大小是有联系的,这叫做晶体管的增益。

    对于一般用途的晶体管,如BC547或2N3904,这可能在100左右。

    这意味着,如果你有0.1mA从基极流向发射极,你可以有10毫安(100倍以上)从集电极到发射极。

    你需要什么电阻值R1才能得到0.1mA的电流?

    如果电池是9V,晶体管的基极到发射极达到0.7V,那么电阻器上还有8.3V。

    你可以用欧姆定律要找到电阻值:

    0b47872a96d2c48381cd4290148427ed.png

    所以你需要一个83 kΩ的电阻。并不是说一定是这个标准值,82 kΩ也可以,而且它已经足够了。

    R2可以将电流限制在LED上,可以选择没有晶体管时连接LED和电阻直接到9V电池时所用的阻值。比如,1kΩ应该可以满足正常工作。

    1.2 如何选择晶体管

    NPN晶体管是最常见的双极结晶体管(BJT)。但是还有一个叫做PNP晶体管和它的工作方式是一样的,只是所有的电流都在相反的方向。

    在选择晶体管时,最重要的是要记住晶体管能承受多少电流。这叫做集电极电流(iC).

    2 MOSFET的工作原理

    MOSFET晶体管是另一种常见的晶体管。

    它还有三个引脚:

    • GateG)

    • Source(S)

    • Drain(D)

    c299ead8486b06770f01a51d0034054e.png

    MOSFET符号(N通道)

    MOS的工作原理类似于BJT晶体管,但有一个重要的区别:

    • 对于BJT晶体管,电流从一个基极到另一个发射极,决定了从集电极到发射极能流多少电流。

    • 对于MOSFET晶体管,电压栅极和源极之间的电流决定了有多少电流能从漏极流向另一个源极。

    2.1 如何打开MOSFET

    下面是一个打开MOSFET的电路示例。

    f50335f21266c439bbc622d210a91640.png

    如果要打开MOSFET晶体管,需要在栅极和源极之间的电压高于晶体管的阈值电压。例如,BS170有一个栅源阈值电压2.1V。(Datasheet中有注明)

    MOSFET的阈值电压实际上是它关闭的电压。因此,要正确地打开晶体管,你需要一个稍高一点的电压。

    电压多高取决于你想要通过多大的电流(在datasheet中会有注明)。如果你比阈值高出几伏,那通常对低电流的东西来说就足够了,比如打开一个LED。

    请注意,即使你使用足够高的电压,可以使1A电流通过,这并不意味着你将得到1A。只是意味着你想让1A能通过,实际的电路连接特性才决定了实际的电流。

    因此,你可以走到你想要的电流大小,只要你确保你不超过最大的栅极源电压限制(BS170是20V)。

    在上面的例子中,当你按下按钮时,门被连接到9V,这打开了晶体管。

    2.2 选择元器件的值

    R1的值并不重要,但大约10kΩ应该可以正常工作,它的目的是关闭MOSFET。

    R2用来设置LED的亮度。对于大多数LED来说,1kΩ应该工作得很好。

    Q1几乎可以是任何N沟道MOSFET,例如BS170。

    2.3 如何关闭MOSFET

    关于MOSFET的一件重要的特性是,它的作用也有点像电容器。即栅极和源极部分,当你在栅极和源极之间施加电压时,这个电压会一直保持到放电为止。

    5694caee80a633a25c29043c1c928f33.png

    如果没有上面例子中的电阻(R1),晶体管就不会关闭。有了电阻R1,栅极源极电容就有了放电的闭环回路,从而使晶体管再次关闭。

    2.4 如何选择MOSFET晶体管

    上面的示例使用N通道MOSFET和P通道MOSFET的工作方式是一样的,只是电流流向相反的方向,并且栅极到电源电压必须是负值才能打开它。

    有数千种不同的MOSFET可供选择。但如果你想建立上面的例子电路,并想要一个具体的建议,BS 170和IRF 510是两个很常用的。

    在选择MOSFET时要记住两件事:

    • 这个栅-源阈值电压。你需要更高的电压才能打开晶体管。

    • 这个连续漏电流。这是流经晶体管的最大电流。

    还有其他重要的参数也需要记住,不过这取决于你在做什么。但这不在本文的范围之内。记住以上两个参数,您就有了一个很好的开始。

    2.5 MOSFET栅电流

    如果你想控制一个MOSFET,例如,单片机、Arduino或Raspberry PI,还有一件事你需要记住:当你打开晶体管时,流进栅极的电流。

    如前所述,MOSFET的栅到源充当电容器,这意味着一旦充电,就不会有更多的电流流过。因此,当MOSFET打开时,没有电流流过栅极。

    但是当MOSFET刚被打开时有一个电流,就像你给电容器充电时一样。在极短时间内,可能会有大量的电流流动。

    为了保护单片机不受过多电流的影响,需要添加一个MOSFET栅极电阻:

    0e3197b2e3d2d6c903a14e3d1de77886.png

    对于这一点,通常1000Ω是一个很好的值。使用欧姆定律结合你的具体情况。

    3 为什么需要晶体管

    一个常见的问题是,为什么我们需要晶体管?为什么不把LED和电阻直接连接到电池上呢?

    晶体管的优点是你可以用较小的电流或电压来控制更大的电流和电压。

    这是超级有用的,如果你想要控制的东西,如电机,大功率LED,扬声器,继电器,和更多来自一个覆盆子PI/Arduino/微控制器。从这些板卡输出引脚通常只能提供几毫安在5V。因此,如果你想控制你的110 V室外露台灯,你不能直接从引脚供电。

    相反,你可以通过继电器。但是,即使是继电器通常需要更多的电流比引脚所能提供的。所以你需要一个晶体管来控制继电器:

    0cc8b0313bfbf662a60cbcd1619e74aa.png

    将电阻器的左侧连接到输出引脚(从Arduino开始)以控制继电器。

    但是晶体管对于更简单的传感器电路也很有用,比如这个光传感器电路,触摸传感器电路,或H桥电路。

    我们几乎在所有电路中都使用晶体管。它确实是电子学中最重要的部件。

    4 晶体管作为放大器

    晶体管也是使放大器工作的原因。它不只是两个状态(开/关),它也可以在“完全打开”和“完全关闭”之间的任何位置。

    这意味着一个几乎没有能量的小信号可以控制晶体管,在晶体管的集电极发射极(或漏源)部分产生更强的信号。因此,晶体管可以放大小信号。

    下面是一个简单的放大器用来驱动扬声器。输入电压越高,从基极到发射极的电流越高,通过扬声器的电流越高。

    c6a5d53c5c417f95da69da59f99d415e.png

    不同的输入电压使扬声器中的电流发生变化,从而产生声音的高低。

    ------------ END ------------

    后台回复『电子基础』『元器件』阅读更多相关文章。

    欢迎关注我的公众号回复“加群”按规则加入技术交流群,回复“1024”查看更多内容。

    欢迎关注我的视频号:

    ee2822fc9949db6c6fbd21e78a9a53b7.png

    点击“阅读原文”查看更多分享,欢迎点分享、收藏、点赞、在看。

    展开全文
  • 为对 晶 体 不 了 解 的 朋友 提供帮助
  • 描述晶体管的发明彻底改变了人类文明,智能手机的核心...首先让我们了解晶体管原理,之后我们会回来的到应用部分。晶体管由半导体制成,例如硅。每个硅原子与四个硅原子连接,硅的价电子层中有四个电子,让我们用...

    描述

    晶体管的发明彻底改变了人类文明,智能手机的核心处理器只能依赖这个技术, 处理器拥有约20亿个晶体管,它们的作用令人难以置信。

    那么,微型设备是如何工作的呢?晶体管就像开关一样,没有活动部件,它们可以放大微弱的信号,实际上放大器就是晶体管的一个基础应用。

    首先让我们了解晶体管的原理,之后我们会回来的到应用部分。

    晶体管由半导体制成,例如硅。每个硅原子与四个硅原子连接,硅的价电子层中有四个电子,让我们用四手怪代替这个硅原子,每只手握一只电子。这些电子中的每一个都与相邻的硅原子共享,这被称为共价键,目前电子都在各自的共价键里。

    如果纯硅通电,电子必须吸收一些能量并变成自由电态。

    c7392e7e70fa5dfcc48afc2934d7a677.png

    虽然纯硅的导电率低,但是有一个叫DOPING的技术可以提升半导体的导电率,比如说你注入价电子为5的磷,有一个电子将会在系统里自由移动,这被称为N型DOPING。

    另外如果你注入价电子为3的硼,那将会有一个可以放电子的空位,这个空位是我们所知的一个空穴,与之相邻的电子随时可以把它填上,这种电子运动亦可看作空穴对位运动,我们把这称之为P型DOPING。

    如果你以以下方式DOPE一块硅晶片,那么一个晶体管就诞生了。

    但是如果你真的想要明白晶体管怎么运作,我们必须搞清楚在元件层面上到底发生了什么。比如一个二极管,把硅晶体的一边DOPE成P型,另一边DOPE成N型,那么一个二极管就形成了。

    在N部分与P部分的交界线有趣的事情发生了,那里大量聚集的电子,将会在一个自然的趋势下迁移至P部分的空穴里,这会让P部分的边界轻微地带负电,而N部分的则轻微带正电,这导致电场阻止任何一个电子进一步迁移。

    如果你如上所示地给二极管接上电源,电源会吸引电子与空穴。在这个情况下是不可能有电流的,然而,如果你反转电源,情况就相当不同。

    假设电源有足够的电压克服(potential barrier)电位障,你可以立马看到电子被负极推动,电子通过电位障的时候,它们会耗尽能量并轻易占据P部分的空穴。

    但由于正极的吸引这些电子马上可以跳进临近P部分的空穴里,并流动到外部电路,这被称为二极管的正向偏压。

    认真记住这二极管简单的原理,你就可以十分轻易地明白晶体管的运作。

    现在回到晶体管,注意到P层很窄而且DOPE的程度浅,你可以容易地看到晶体管基本上是背靠背的两个二极管夹层。

    所以不管你怎样连接电源,一边的二极管总会反向偏压并阻塞电流,这表明晶体管处于关闭状态。

    现在我们以上所示地连上第二个电源,这电源应该有足够的电压克服电位障。

    这只是一个正向偏压二极管,因此大量的电子会从N部分发射出来,就像在一个二极管中一些电子会与空穴结合,跳过邻近的空穴并流向BASE(基极)。

    但是剩下有更多的电子跨越到了了P部分,这部分剩下的电子会做什么?这些剩下的电子会被第一个电源的正极吸引并像以上所示那样流动。

    注意看P部分很狭窄,这保证了没有其中的电子流动到第二个电源的正极,瞬间一个小的BASE(基极)电流被放大到大的COLLECTOR(集极)电流,你可以轻易察觉到晶体管各极命名与电流性质的关系。

    如果你可以提升基极电流,集极电流也会按比例升高,这是一个易懂的关于电流放大的案例。

    我们讨论的这种晶体管叫双极性晶体管,我们把这象征性的晶体管替换成一个现实的,你可以使用更多的晶体管来进一步改善放大电路。

    这个晶体管的基极与第一个晶体管的发射极连接起来,如果你在输入端引进一个微弱的波动信号比如你可以找得到的麦克风,你就会在扬声器处得到一个经过放大的信号。

    关于这个基础电路还有另外一件趣事情你会注意到,那就是根据施加电压,晶体管可开可关。

    这里的晶体管冲当一个开关,晶体管的这个性质打开了数字电子学与数字储存器的大门,使用两个BJT(双极型晶体管)可以构建计算机的基本动态储存元件一个Flip-Flop(触发器)。

    责任编辑:tzh

    打开APP阅读更多精彩内容

    点击阅读全文

    展开全文
  • 晶体管工作原理和实际作用

    千次阅读 2021-07-16 07:24:28
    我们的大脑由1000亿个称为神经元的细胞组成,这些细胞用于思考和记忆事物。就像计算机一样,也有数十亿个名为晶体管的微小脑细胞...我们将告诉您它们的工作原理或实际作用是什么?什么是晶体管?这些设备由通常用于...

    我们的大脑由1000亿个称为神经元的细胞组成,这些细胞用于思考和记忆事物。就像计算机一样,也有数十亿个名为晶体管的微小脑细胞。它由从称为硅的沙子中提取的化学元素组成。晶体管已经由John Bardeen,Walter Brattain和William Shockley进行了半个多世纪的设计,因此从根本上改变了电子学的理论。

    我们将告诉您它们的工作原理或实际作用是什么?

    什么是晶体管?

    这些设备由通常用于放大或开关目的的半导体材料制成,也可以用于控制电压和电流的流动。它还用于将输入信号放大为扩展区输出信号。晶体管通常是由半导体材料制成的固态电子设备。电流的循环可以通过添加电子来改变。该过程使电压变化成比例地影响输出电流中的许多变化,从而使放大倍增。除了大多数电子设备外,并非所有的电子设备都包含一种或多种类型的晶体管。某些晶体管单独放置或通常放置在集成电路中,这些晶体管会根据状态应用而有所不同。

    “晶体管是三脚昆虫型组件,在某些设备中单独放置但是在计算机中,它被封装成数以百万计的小芯片。”

    148ebbc651da8202e8bb198c711b432e.png

    晶体管由什么组成?

    晶体管由三层半导体组成,它们具有保持电流的能力。诸如硅和锗之类的导电材料具有在导体和被塑料线包围的绝缘体之间传输电流的能力。半导体材料通过某种化学程序(称为半导体掺杂)进行处理。如果硅中掺有砷,磷和锑,它将获得一些额外的电荷载流子,即电子,称为 N型或负半导体;而如果硅中掺有其他杂质(如硼),镓,铝,它将获得较少的电荷载流子,即空穴,被称为 P型或正半导体。

    0679949ba2dd5cd7cd61783715d9cbd9.png

    晶体管如何工作?

    工作原理是了解如何使用晶体管或晶体管的主要部分。它是如何工作的?晶体管中有三个端子:

    •基极:它为晶体管电极提供基极。

    •发射极:由此产生的电荷载流子。

    •收集器:由此产生的电荷载流子。

    如果晶体管为NPN型,我们需要施加0.7v的电压来触发它,并将该电压施加到基极管的晶体管tu 正向偏置条件导通,电流开始流过集电极到发射极(也称为饱和区域)。当晶体管处于反向偏置状态或基极引脚接地或不带电压时,晶体管保持截止状态,并且不允许电流从集电极流向发射极(也称为截止区域) )。

    b03c0f61c66d87dfd0b9baaf97cbb432.png

    如果晶体管为PNP型,则通常处于ON状态,但不是可以说是完美的,直到基脚完全接地为止。将基极引脚接地后,晶体管将处于反向偏置状态或被称为导通状态。作为提供给基极引脚的电源,它停止了从集电极到发射极的电流传导,并且晶体管处于截止状态或正向偏置状态。

    eb0162416b67011f84d0300af607ba1f.png

    为保护晶体管,我们串联了一个电阻,使用以下公式查找该电阻的值:

    R B = V BE /I B

    不同类型的晶体管:

    主要将晶体管分为两类:双极结型晶体管(BJT)和场效应晶体管(FET)。进一步我们可以如下划分:

    4f2f7cf3cba6ee416fed44a32a189d74.png

    双极结型晶体管(BJT) p双极结型晶体管由掺杂的半导体组成,具有三个端子,即基极,发射极和集电极。在该过程中,空穴和电子都被涉及。通过修改从基极到发射极端子的小电流,流入集电极到发射极的大量电流切换。这些也称为当前控制的设备。如前所述, NPN 和 PNP 是BJT的两个主要部分。 BJT通过将输入提供给基极来开启,因为它的所有晶体管阻抗都最低。所有晶体管的放大率也最高。

    BJT的类型如下:

    1. NPN晶体管 :

    在NPN晶体管的中间区域,即基极为p型,而在两个外部区域,即发射极和集电极为n型。

    b126915daae0957771884379c8a94d4b.png

    在正向活动模式下,NPN晶体管处于偏置状态。通过直流电源 Vbb ,基极到发射极的结点将被正向偏置。因此,在该结的耗尽区将减少。集电极至基极结被反向偏置,集电极至基极结的耗尽区将增加。多数电荷载流子是n型发射极的电子。基极发射极结正向偏置,因此电子向基极区域移动。因此,这会导致发射极电流Ie 。基极区很薄,被空穴轻掺杂,形成了电子-空穴的结合,一些电子保留在基极区中。这会导致基本电流Ib 非常小。基极集电极结被反向偏置到基极区域中的空穴和电子,而正偏向基极区域中的电子。集电极端子吸引的基极区域的剩余电子引起集电极电流Ic。 在此处查看有关NPN晶体管的更多信息。

    fabb14968f4e120185753687459dddae.png

    2.。 PNP晶体管 :

    在PNP晶体管的中间区域(即基极为n型)和两个外部区域(即集电极)

    8d54cfd43ab6ac8cd125ec7513742ee6.png

    我们在上面的NPN晶体管中讨论过,它也处于有源模式。大多数电荷载流子是用于p型发射极的孔。对于这些孔,基极发射极结将被正向偏置并朝基极区域移动。这导致发射极电流Ie 。基极区很薄,被电子轻掺杂,形成了电子-空穴的结合,并且一些空穴保留在基极区中。这会导致基本电流Ib 非常小。基极集电极结被反向偏置到基极区域中的孔和集电极区域中的孔,但是被正向偏置到基极区域中的孔。集电极端子吸引的基极区域的剩余孔引起集电极电流Ic。在此处查看有关PNP晶体管的更多信息。

    498660ac602bdb29c9d070df2db6f772.png

    什么是晶体管配置?

    通常,共有三种类型的配置,其关于增益的描述如下:

    共基(CB)配置:它没有当前增益,但具有

    公共集电极(CC)配置:它具有电流增益,但是没有电压增益。

    公共发射极(CE)配置:它同时具有电流增益和电压增益。

    晶体管公共基极(CB)配置:

    在此电路中,将基座放置在输入和输出共用的位置。它具有低输入阻抗(50-500欧姆)。它具有高输出阻抗(1-10兆欧)。相对于基础端子测得的电压。因此,输入电压和电流将为Vbe&Ie,输出电压和电流将为Vcb&Ic。

    电流增益将小于1,即 alpha(dc)= Ic/Ie

    电压增益将很高。

    功率增益将是平均水平。

    d6434b2bad2691d8a61eacb4695e155d.png

    晶体管公共发射极(CE)配置:

    在此电路中,放置了发射极输入和输出通用。输入信号施加在基极和发射极之间,输出信号施加在集电极和发射极之间。 Vbb和Vcc是电压。它具有高输入阻抗,即(500-5000欧姆)。它具有低输出阻抗,即(50-500千欧)。

    电流增益将很高(98),即 beta(dc)= Ic/Ie

    功率增益高达37db。

    输出将异相180度。

    6b730d1c97d7bb7c247bc14f7905f517.png

    晶体管公共集电极配置:

    在此电路中,集电极对输入和输出均通用。这也称为发射极跟随器。输入阻抗高(150-600千欧),输出阻抗低(100-1000欧)。

    电流增益会很高(99)。

    电压增益将小于1。

    功率增益将是平均的。

    ab4e6d60b59d042fd2d31ab011179ce9.png

    场效应晶体管(FET):

    5d86073e07d4602dcd6ff2a8279d2b20.png

    场效应晶体管包含三个区域,例如源极,栅极,漏极。它们被称为电压控制设备,因为它们可以控制电压水平。为了控制电气行为,可以选择外部施加的电场,这就是为什么被称为场效应晶体管的原因。在这种情况下,电流由于多数电荷载流子(即电子)而流动,因此也称为单极晶体管。它主要具有兆欧的高输入阻抗,漏极和源极之间的低频电导率受电场控制。场效应晶体管效率高,强度大,成本低。

    场效应晶体管有两种类型,即结型场效应晶体管(JFET)和金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)。电流在名为 n通道和 p通道的两个通道之间通过。

    结型场效应晶体管(JFET)

    结型场效应晶体管没有PN结,但代替了高电阻半导体材料,它们形成了n&p型硅通道用于大多数电荷载流子的流动,其两个端子为漏极或源极端子。在n通道中,电流为负,而在p通道中,电流为正。

    08bee912f727c00c582a4310fd74529a.png

    583fc2eb22986a895265099e05fd0e37.png

    JFET的工作 :

    JFET中有两种类型的通道,称为:n通道JFET和p沟道JFET

    N沟道JFET:

    在这里,我们必须讨论以下两个条件下n沟道JFET的主要工作原理:

    首先,当 Vgs = 0时,

    在 Vds 为正的漏极端子上施加小的正电压。由于此施加的电压 Vds ,电子从源极流到漏极会导致漏极电流 Id 。漏极和源极之间的通道充当电阻。令n通道均匀。不同的电压电平由漏极电流Id设置,并从源极转移到漏极。漏极端电压最高,源极端电压最低。漏极反向偏置,因此此处的耗尽层更宽。

    Vds 增加, Vgs = 0 V

    耗尽层增加,通道宽度减小。 Vds在两个耗尽区接触的水平上增加,这种情况称为夹断过程,并导致夹断电压 Vp。

    此处, Id夹断–下降到0 MA和Id达到饱和水平。具有 Vgs = 0 的ID ,称为漏极源饱和电流(Idss)。 Vds 以 Vp 增大,此时电流Id保持不变,JFET用作恒定电流源。

    第二,当 Vgs不等于0,

    应用负Vgs和Vds会有所不同。耗尽区的宽度增加,沟道变窄并且电阻增加。较小的漏极电流流动并达到饱和水平。由于负Vgs,饱和度降低,Id降低。夹断电压持续下降。因此,它称为电压控制设备。

    5cb6ae5e959b4f189568b71d16a6bdb6.png

    JFET的特征:

    特性显示出不同的区域,如下所示:

    欧姆区域:Vgs = 0,耗尽层较小。

    断开区域:由于通道电阻最大,也称为夹断区域。

    饱和或有源区域:由栅源电压控制,漏源电压较小

    击穿区域:漏极和源极之间的电压高,导致电阻沟道击穿。

    0cd4e69d24441430601d86498f1788b2.png

    P沟道JFET:

    p沟道JFET与n沟道JFET的操作相同,但发生了一些例外,例如,由于空穴,沟道电流为正,偏置电压极性需要反转。

    有源区中的漏极电流:

    Id = Idss [1-Vgs/Vp]

    漏极源极通道电阻: Rds =增量Vds/de lta Id

    0f4b5bb8a878bda3a87ae2b798e44775.png

    金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)

    金属氧化物场效应晶体管也称为电压控制场效应晶体管。在这里,金属氧化物栅极电子通过称为玻璃的二氧化硅薄层与n沟道和p沟道电绝缘。

    漏极和源极之间的电流与输入电压成正比

    这是一个三端设备,即栅极,漏极和源极。根据沟道的功能,有两种类型的MOSFET,即p沟道MOSFET和n沟道MOSFET。

    有两种形式的金属氧化物场效应晶体管,即耗尽型和增强型。

    耗尽类型:需要Vgs,即栅极-源极电压要关闭,耗尽模式等于常闭开关。

    Vgs = 0,如果Vgs为正,则电子较多;如果Vgs为负,则电子较少。

    a46d6f06802b5e23a87b48518d58e4a2.png

    增强类型:需要Vgs,即打开栅极电源和增强模式等于常开开关。

    此处,附加端子为衬底 》用于接地。

    523891e69b0b3d638d901f3092717e1a.png

    门电源电压(Vgs)大于阈值电压(Vth)

    3ee4c231df5bae49793b348b49b8c2ff.png

    晶体管偏置模式: forward biasin g和反向偏置,而根据偏置,有四个不同的偏置电路,如下所示:

    固定基准偏置和固定电阻偏置:

    在图中,基极电阻Rb连接在基极和Vcc之间。基极发射极结由于电压降Rb而被正向偏置,导致流Ib通过它。在此从以下项获得Ib:

    Ib=(Vcc-Vbe)/Rb

    这将导致稳定性因子(beta +1),从而导致较低的热稳定性。这里的电压和电流的表达式,即

    Vb=Vbe=Vcc-IbRb

    Vc=Vcc-IcRc=Vcc-Vce

    Ic = Beta Ib

    Ie=Ic

    1ce0e68480c72d2ea46ad1cf1ce20b01.png

    集电极反馈偏置:

    在此图中,基极电阻器Rb连接在集电极和晶体管的基极端子之间。因此,基极电压Vb和集电极电压Vc彼此相似

    Vb =Vc-IbRb

    Where,

    Vb=Vcc-(Ib+Ic)Rc

    通过这些等式, Ic 会减小 Vc ,从而减小 Ib ,自动 Ic 减小。

    (β+1)因子小于1,Ib导致放大器增益减小。

    因此,电压和电流可以表示为-

    Vb=Vbe

    Ic= beta Ib

    Ie is almost equals to Ib

    3b3422c3ef2d6c4801d8ef55b33b1b87.png

    双反馈偏置:

    在此图中,它是基于集电极反馈电路的改进形式。由于它具有附加电路R1,因此增加了稳定性。因此,基极电阻的增加导致beta的变化,即增益。

    现在,

    I1=0.1 Ic

    Vc= Vcc-(Ic+I(Rb)Rc

    Vb=Vbe=I1R1=Vc-(I1+Ib)Rb

    Ic= beta Ib

    Ie is almost equals to Ic

    5f2589d5410f66261e7c3becbe62275f.png

    固定的带有发射电阻的偏置:

    在此图中,它与固定偏置电路相同,但是还连接了一个附加的发射极电阻Re。 Ic由于温度而增加,Ie也增加,这又增加了Re两端的电压降。这导致Vc减小,Ib减小,从而使iC恢复到其正常值。电压增益因Re的存在而降低。

    现在,

    Ve=Ie Re

    Vc=Vcc – Ic Rc

    Vb=Vbe+Ve

    Ic= beta Ib

    Ie is almost equals to Ic

    d64928a3659fab062c006e44c9ca9124.png

    发射器偏置:

    在此图中,有两个电源电压Vcc和Vee相等但极性相反。这里,Vee正向偏置到基极Re&Vcc的发射极结反向偏置到集电极基极结。

    现在,

    Ve= -Vee+Ie Re

    Vc= Vcc- Ic Rc

    Vb=Vbe+Ve

    Ic= beta Ib

    Ie is almost equal to Ib

    Where, Re》》Rb/beta

    Vee》》Vbe

    给出稳定的工作点。

    0881f7f8d6356ef35a7122c3166e22c3.png

    发射极反馈偏置:

    在此图中,它同时使用了收集器作为反馈和发射极反馈以获得更高的稳定性。由于发射极电流Ie的流动,发射极电阻Re两端会出现电压降,因此发射极基极结将为正向偏置。在此,温度升高,Ic升高,Ie也升高。这导致Re处的电压降,集电极电压Vc降低,Ib也降低。这导致输出增益将降低。表达式可以表示为:

    Irb=0.1 Ic=Ib+I1

    Ve=IeRe=0.1Vcc

    Vc=Vcc-(Ic+Irb)Rc

    Vb=Vbe+Ve=I1R1=Vc-(I1+Ib0Rb)

    Ic=beta Ib

    Ie is almost equal to Ic

    d514b4f71d24c16f7b842a037732ffd4.png

    电压分压器偏置:

    在该图中,它使用电阻器R1和R2的分压器形式对晶体管进行偏置。 R2上形成的电压将是基极电压,因为它正向偏置了基极-发射极结。在这里,I2 = 10Ib。

    这样做是为了忽略分压器电流,β值会发生变化。

    Ib=Vcc R2/R1+R2

    Ve=Ie Re

    Vb=I2 R2=Vbe+Ve

    Ic可以抵抗beta和Vbe的变化这导致稳定性因子为1。在这种情况下,Ic随着温度的升高而增加,Ie随着发射极电压Ve的增加而增加,从而降低了基极电压Vbe。这会导致基本电流ib和ic减小到其实际值。

    4dc68b3b9a707af77b5a8714ce20dc55.png

    晶体管的应用

    大多数零件的晶体管用于电子应用,例如电压和功率放大器。

    在许多电路中用作开关

    用于制造数字逻辑电路,例如AND,NOT等。

    将晶体管插入所有东西,例如炉灶到计算机。

    用于微处理器是其中集成了数十亿个晶体管的芯片。

    在早期,它们被用于收音机,电话设备,助听器等。

    它们还用于麦克风,将声音信号也转换为电信号。

    责任编辑:wv

    展开全文
  • 另一种是把IGBT与FWD (FleeWheelDiode)成对地(2或6组)封装起来的模块型,主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同,分为多种形状及封装方式,都已形成系列化。
  • 晶体管是一种固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能,下面一起来学习一下
  • 磁敏晶体管工作原理 磁敏晶体管又称磁敏三极管。工作原理如下: 下图是磁敏三极管的工作原理图,图(a)给出了无外磁场作用时的情况。由于i区较长,从发射极e注人到i区的电子在横向电场U。。的作用下,大部分与i...
  • 下图是晶体管反相器的工作原理图,图a是基本电路,图b是输入、输出波形。  图: 晶体管反相器的工作原理图  当无输入信号(即输入端为零电位)时,晶体管截止,输出端电位接近Ucc,这时相当于开关断开的情况。...
  • 晶体管时间继电器是目前时间继电器中发展快、品种数量较多、应用较广的一种。它和其他的时间继电器一样,由三个基本环节组成,如图1所示。根据延时环节构成原理的不同,通常分为电阻(R)、电容(C)充放电式(简称...
  • NPN型三极管的工作原理是什么? 首先就说说三极管,实际上只要你了解了三极管的特性对你使用单片机就顺手很多了。大家其实也都知道三极管具有放大作用,但如何去真正理解它却是你以后会不会使用大部分电子电路和IC...
  • 晶体管介绍工作原理与历史

    千次阅读 2018-01-12 10:52:20
    转载路径 ...与普通机械开关(如Relay、switch)不同,晶体管利用电讯号来控制自身的开合,而且开关速度可以非常快,实验室中的切换速度可达100GHz以上。  晶体管,本名是半导体三极管,是内部含有
  • 数字晶体管原理.docx
  • 双极型晶体管 双极型晶体管一般有三个电极(即三个引出脚),按工作性质可以分为高、低频晶体三极管;大功率、中功率和小功率晶体三极管;用作信号放大用的三极管和用作开关的三极管。按材料分为锗三极管和硅三极管...
  • 数字晶体管工作原理与与普通晶体管一样,如图1。在这个电路中,在NPN晶体管的基极(B)-发射极(E)之间输入一个正向电压,注入基极电流。就是说,在基极(B)领域...
  • 单结晶体管(双基极二极管)原理 单结晶体管又叫双基极二极管,它的符号和外形见附图。 判断单结晶体管发射极E的方法是:把万用表置于R*100挡或R*1K挡,黑表笔接假设的发射极,红表笔接另外两极,当出现两次低...
  • CMOS晶体管原理

    千次阅读 2021-04-26 19:11:24
    NMOS/PMOS晶体管3.反相器4. 影响电路延时的因素(PVT) 1.物理材料 通过对单晶硅进行参入杂质,使其中形成游离的电子和空穴。当外部附加电场时即可形成电流。 在P端给高压,N端给低压,那么就会有电流通过PN节。...
  • 晶体管作为开关的工作原理

    千次阅读 2020-04-04 11:55:13
    晶体管作为开关的工作原理 令人惊讶的是,首个可运行晶体管于 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 晶体管或许是人们发明的最具革命性的元器件之一。它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定...
  • 晶体管的放大原理 晶体管能实现放大,必须从内部结构和外部偏置条件来保证。 晶体管放大的内部条件 集电区:面积最大;收集载流子 基区:最薄,掺杂浓度最低;传送和控制载流子 发射区:掺杂浓度最高;发射载流子 ...
  • 触发电路可控的 simulink 仿真实验 单项全控触发电路 学院水利电力学院 专业电气工程及其自动化 1班 组员林超林丽蓉江思颖马智明 李立马丹曲樱倩祁凯凯 学号...MATLAB仿真的触发电路 一触发电路 晶闸相控电路 习惯
  • 晶体管简介 晶体管(transistor)是一种固体半导体器件,具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)...
  • 本文主要介绍的是晶体管转速计电路原理

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 21,830
精华内容 8,732
关键字:

晶体管工作原理

友情链接: 隶属云.zip