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2.单结晶体管的特性——伏安特性


单结晶体管的伏安特性,是指在单结晶体管的e、b1极之间加一个正电压Ue,在b2、b1极之间加一个正电压Ubb,其发射极电流Ie与发射极电压Ue的关系曲线。


由单结晶体管的伏安特性曲线可见:


(1)当发射极所加的电压Ue<Up(峰点电压,约6~8V)时,单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流,即曲线的AP段。此时,单结晶体管是处于截止状态的,其e、b1极之间的等效阻值非常大,e、b1极之间相当于一个断开的开关。


(2)当发射极所加的电压Ue越过Up峰点电压后,单结晶体管开始导通,随着导通电流Ie的增加,其e极对地的电压Ue是不断下降的,即曲线的PV段。在曲线的PV段,其动态的电阻值是负值的,这一区间又叫负阻区。负阻区是一个过渡区,时间很短,随着Ie电流的增加,电压Ue将很快达到谷点电压Uv。


(3)当Ie增加到谷点电压所对应的电流,即谷点电流Iv之后,Ue将随Ie的增加而增加,即曲线的VB段,其动态电阻是正值的,这一区间又称为饱和区。单结晶体管工作在饱和区时,其e、b1极之间的等效阻值非常小,e、b1极之间相当于一个闭合的开关。


综上所述,单结晶体管的e、b1极之间,相当于一个受发射极电压Ue控制的开关,故可以用来作振荡元件。


MOS晶体管全名叫做MOSFET(Metal oxide semiconductor field effect transistor)。泉州晶体管

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下面的分析*对于NPN型硅晶体管三极管。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了。


郑州电路图晶体管金属氧化物半导体场效应晶体管。

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当然,芯片中的晶体管不仅*只有Mos管这一种类,还有三栅极晶体管等,晶体管不是安装上去的,而是在芯片制造的时候雕刻上去的。


在进行芯片设计的时候,芯片设计师就会利用EDA工具,对芯片进行布局规划,然后走线、布线。


如果我们将设计的门电路放大,白色的点就是衬底, 还有一些绿色的边框就是掺杂层。


晶圆代工厂就是根据芯片设计师设计好的物理版图进行制造。


芯片制造的两个趋势,一个是晶圆越来越大,这样就可以切割出更多的芯片,节省效率,另外就一个就是芯片制程,制程这个概念,其实就是栅极的大小,也可以称为栅长,在晶体管结构中,电流从Source流入Drain,栅极(Gate)相当于闸门,主要负责控制两端源极和漏级的通断。电流会损耗,而栅极的宽度则决定了电流通过时的损耗,表现出来就是手机常见的发热和功耗,宽度越窄,功耗越低。而栅极的最小宽度(栅长),也就是制程。缩小纳米制程的用意,就是可以在更小的芯片中塞入更多的电晶体,让芯片不会因技术提升而变得更大。



电子在p级往接导线的那一边移动,他们抛弃了原来贴近于n极这一边的空穴,转而移动到了贴近电线那一边的空穴,那么n极的电子就会和接近于n这边的空穴结合,源源不断。这其实是扩散运动。不是电场力不是推力。


而反过来就不能导通了,这里**关键的一点就是没有电流。p极接的那根电线不会源源不断的输出电子的(根本就没有电子会出来)。这样的话只有电场力存在,电场力会把中间的耗尽层加宽,那么就更加不可能发生扩散运动了。


现在再来看晶体管就会变得非常简单。晶体管是PNP或者NPN。连接c极和e极时,不会导通,没有电流,所以电线里根本就不会有电子出来。而在电场力的作用下,有一边的耗尽层肯定加宽,所以不管正接还是反接都不会导通。


然而如果在其中的b极和e极连接。那么b e之间就是一个二极管电子就可以通过,然而电子一通过pn结,就被吸引到c极去了,c极的电流就会非常大。这就实现了放大。


晶体管对芯片性能的影响与摩尔定律有关。

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目前应用*****,工艺**成熟的半导体材料就是硅(Si),大家电脑和手机中CPU都是用硅做的,以硅举例,经过取材和反复提炼之后的高纯硅是几乎绝缘的,人们也没法直接拿一块高纯硅来用,这需要后续的掺杂,才能使其具有导电性,再加上其他许多后续的半导体工艺,才能真正做成各类器件芯片,投入实用。



掺杂的意思就是,往一块半导体里掺其他元素,即使只掺万分之一,甚至更少数量的其他元素,这个半导体的导电性能,就会发生几万倍甚至更大幅度的变化。并且,根据掺杂元素的种类和浓度的不同,它的导电性能和其他特性还会发生有趣的变化。掺入Ⅲ族元素的硅是P(positive,正)型半导体,主要以空穴导电;掺入Ⅴ族元素的硅是N(negative,负)型半导体,主要以电子导电。(这个具体的形成过程比较简单,略,想要进一步了解私聊我,或者翻阅教科书)


单结晶体管BT33、C3、W1、W2等元件组成了弛张振荡器。长沙场效应晶体管

大家都知道晶体三极管的基极电压其实就是控制三极管导通程度的。泉州晶体管

三极管的三种工作状态是非常重要的,是无线电基础中的基础。对此我是这样理解的。无论是NPN型三极管还是PNP型三极管,当发射结加正向偏置电压,而集电结加反向偏置电压时,那么该三极管就工作在放大模式;而当其发射结和集电结都加正向偏置电压时,该三极管就工作在饱和模式;而当发射结和集电结同时加反向偏置电压时,那么该三极管就工作在截止模式。为此我编了一句顺口溜:发正集反是放大;全正饱和全反截,希望对大家理解有用。


既然晶体三极管那么重要,那么我们改如何正确理解三极管的工作原理,并正确使用三极管呢?小何下面就跟大家一一分享。


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