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三極管的工作原理
三極管是一種控制元件,主要用來控制電流的大小,以共發射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極 輸出,發射極接地),當基極電壓UB有一個微小的變化時,基極電流IB也會隨之有一小的變化,受基極 電流IB的控制,集電極電流IC會有一個很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基 極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流 的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數β(β=ΔIC /ΔIB, Δ表示變化量。),三極管的放大倍數β一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號時,首先要進入導通狀態,即要先建立合適的靜態工作點,也叫 建立偏置 ,否則會放 大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個電阻,可將電流放大轉換成電壓放大:當基極電壓UB升高時,IB變大, IC也變大,IC 在集電極電阻RC的壓降也越大,所以三極管集電極電壓UC會降低,且UB越高,UC就越低, ΔUC=ΔUB。僅供參考,請參考有關書籍。 三極管的作用一 設計反相器管
我們知道三極管相當于一條通道,在這條通道上電流出發的那一端叫做源極,而電流到達的那一端叫做 漏極,控制電流通斷的那個電極叫做柵極,那么柵極需要帶上什么樣的電壓才表示通道導通呢?一般情 況下,柵極對源極的電壓為0V時,表示關斷,柵極上帶 0.7V以上的電壓時,表示導通,應該注意柵極 電壓是對源極而言的。
上述的 MOS三極管我們叫它 N型 MOS管,對應的,還有一種 P型 MOS 管, P型 MOS管的特性正好完 全相反,電流從漏極出發到達源極,柵極帶上比漏極低于0.7V以下的電壓時, MOS管導通。
如果規定只能用一種類型的 MOS管,我們也能設計出集成電路來,想當初的半導體工藝只適合于做 N型 一種類型的 MOS管,那時侯的集成電路大部分是NMOS集成電路,我們熟悉的早期的 Z80、8048等,都 是用 NMOS工藝制造的。后來,發展了在同一個芯片上做兩種不同類型 MOS管的工藝,叫做CMOS工藝, 現在已是半導體行業的主流工藝。
N 管和 P管的版圖設計并沒有什么不一樣,只要對其類型做一個標記就可以了,這個標記用來通知制造 集成電路的人把這些管子做成某一類型的管子,在下圖中我們把 P管用虛框圈起來作為標記。 三極管的作用二 設計集成電路 設計集成電路也很簡單,不過就是把那些三極管連接起來,用什么來連接呢?總不至于用電烙鐵和焊錫 絲之類的方法吧?在集成電路里不用這種方法,用的是類似于雙面線路板的方法,雙面線路板上的過孔 將線路板的兩面連接了起來,在集成電路了也用了過孔,兩層導電材料分別是鋁和多晶硅,鋁可以越過 各種區域通到任何地方而不受限制,但多晶硅可不可以呢?好象可以,可是,的多晶硅越過有源區時, 有源區變成了一個受多晶硅控制的電流通路:一個多余的三極管,這不是我們所希望的,所以,我們在 這里增加一條規則:多晶硅不能跨越有源區。按這樣的規則連接兩各三極管,我們就設計了一個含有一 個反相器的簡單的集成電路。 三極管的作用當然遠遠不止上面這些,三極管是電子設計中不可缺失的一部分。
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