日常记录(3)硬件相关

2021-12-09 17:14:16 浏览数 (1)

JK触发器

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

PN结

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

二极管的核心是PN结。因此二极管的单向导电性是由PN结的特性说决定的。在P型和N型半导体的交界面附近,由于N区的自由电子浓度大,于是带负电荷的自由电子会由N区向电子浓度低的P区扩散,扩散的结果使PN结中靠P区一侧带负电,靠N区一侧带正电,形成由N区指向P区的电场。即PN结内电场。内电场将阻碍多数载流子的继续扩散,又称为阻档层。

(1)PN结加上正向电压的情况 将PN结的P区接电源正极,N区接电源负极,此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相反,消弱了PN结内电场,使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电流,并随着外加电压的升高而迅速增大,即PN结加正向电压时处于导通状态。

(2)PN结 加上反向电压的情况 将PN结的P区接电源负极,N区接电源正极,此时外加电压对PN结产生的电场与PN结内电场方向相同,加强了PN结内电场,多数载流子在电场力的作用下难以通过PN结反向电流非常微小,即PN结加反向电压时处于截止状态。

NPN和PNP三极管

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

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区。e(发射极)、b(基极)、c(集电极)

一、电流放大

下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。

这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。

三极管的放大作用就是:

集电极电流受基极电流的控制(假设电源 能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:

集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。

如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化

如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号。

二、偏置电路

三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。

首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。

但实际中要放大的信号往往远比 0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时,基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一 个合适的电流(叫做偏置电流,电阻Rb用来提供这个电流,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。

另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放大,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。

三、开关作用

下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图,因为受到电阻 Rc的限制(Rc是固定值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能无限增加下去的。

当基极电流的增大,不能使集电极电流继续增大时,三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β>Ic。

进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为 一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:

当基极电流为0时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止),相当于开关断开;当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。

如果三极管主要工作在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。

四、工作状态

如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭

如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管 的放大倍数 β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。

由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。

如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。

场效应管

场效应管是在三极管的基础上而开发出来的。三极管通过电流的大小控制输出,输入要消耗功率。场效应管是通过输入电压控制输出,不消耗功率。

场效应管和三极管的区别是电压和电流控制,但这都是相对的。电压控制的也需要电流,电流控制的也需要电压,只是相对要小而已。

就其性能而言,场效应管要明显优于普通三极管,不管是频率还是散热要求,只要电路设计合理,采用场效应管会明显提升整体性能。

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