三極體BTJ與場效電晶體FET

2021-10-02 12:55:29 字數 3174 閱讀 8371

bjt是bipolar junction transistor的縮寫,也即是雙極性電晶體。從名字上看,btj就是有兩個pn結組成。bjt有兩種型別:npn和pnp,其中npn最常用,兩者的表示符號如下圖。

bjt是電流控制器件,下文以npn為例,介紹bjt的放大原理。文中會用二極體的「多子」和「少子」的概念,參見文章《原創 我理解的二極體(pn結,tvs,穩壓管)工作原理》。

如下圖,我們可以把npn看做是兩個背靠背的二極體相連。其中e區重摻雜,b區很薄,集電結比發射結大。

在放大狀態下,be正偏,e區的電子穿過發射結流向b區。由於b區很薄,只能接受一小部分電子,形成電流ibn。另一大部分電子穿過b區,直接到達發射結,並在反偏電壓作用下到達c區,形成電流icn,icn/ibn=β,這個值很大,這就是三極體放大原理的精髓所在。

上文中最關鍵的一句話已經加粗,可以這麼來理解。集電結反偏時,本來電流很小,因為反偏電壓擴大了「內建電場」使pn結的活躍「多子」變少,反偏的pn結導通電阻很大,幾乎沒有電流,僅有的一部分也是「少子漂移」,這部分電流叫「漏電流」。

重點來了:e區送到b區的電子,b區接受不完,反而大部分靠近了集電結,恰好彌補了集電結缺少「多子」的問題,這部分電子在反偏電壓的作用下,迅速穿過了集電結,形成電流icn。這可以理解為e區提供的電子,使發射結的漏電流急劇增大。

所以說,npn的集電結只需要一點點反偏電壓,甚至零偏,e區送過來的電子都可以迅速穿過發射結的內建電場,因此ib電流一定時,不管uce電壓有多大,ic的電流變化都很小。

下圖是三極體的工作曲線,放大區的曲線正好說明了這種情況。

e結正偏,c結反偏,ic=β*ib,上文已經詳細解釋了放大原理。放大區ube肯定等於0.7v或0.3v,uce大於等於0.7或0.3v。

e結和c結都反偏,來自e區電子非常少,都是pa級別,但所有的都送到c結,形成icn。實際使用過程中,可以認為ib<0開始,三極體進入截止區。

這個截止主要是針對e結反偏截止來說的。

e結和c結都正偏,此時來自e區的電子,不太容易被c結吸收,導致這些電子只能從b極走,這種是進入了飽和狀態。

當e結正偏c結零偏時,為臨界飽和,其實此時三極體仍在放大狀態,c結還是吸收了來自e區的電子(因為零偏時還有內建勢壘區),只是從此點以後,c結慢慢變為正偏,縱使ib電流再大,e結也不會吸收更多的電流。因此在飽和狀態下,ib增大1ma,ie也跟著增大1ma,ic保持不變,因為c結已經達到了最大的電流吸收能力,不能在吸收了,飽和了。所以叫飽和區。

在飽和區,ic/ib<β,並且uce肯定等於0.7或0.3v。

注意ube大於0.7v和ubc大於0.7v的狀態,是三極體的異常工作狀態,管子會燒毀!

與非門

或非門

三輸入與非門

三輸入或非門

fet是電壓控制型器件,輸入阻抗高,雜訊小,fet分類如下:

n-fet,ugs≥0,ds導通,ugs足夠負,ds關斷;

n溝:ugs=某一負值,id=0;

ugs從某一負值增加時,id增大。

n溝:ugs正電壓越大,id越大;

ugs=0時,id=0;

我們最常用的就是增強型的nmos和pmos。

增強型nmos的導通原理如下:

當給gs施加正向電壓時,如右圖,在g下方的p襯底表面聚集較多的電子,同時也形成了乙個耗盡區(紅色部分,勢壘區),耗盡區之上聚集了很多電子,形成了乙個導電溝道(由於電子與p襯底的多子極性相反,因此這一層又叫反型層)。nmos就是通過這個溝道導通的,正向電壓越大,溝道越寬,阻抗越小,通流能力越強。

關於mosfet的符號,記憶方法如下:

不管是nmos還是pmos,s和中間的線都是連在一起的,箭頭往內的是nmos,往外的是pmos。寄生二極體的方向與箭頭方向順時針轉90度後相同。

注意,mos管道在滿足導通的條件下,電流的流向不僅限於d到s,還可以s到d,是沒有方向的。

關於nmos和pmos的使用方法,見文章《 pmos做訊號開關nmos做電平轉換》。

注意,這是乙個推完輸出結構,由上面的pmos+下面的nmos組成。

品牌型號

特點用途

willsemi

wnm2046

20v, nmos

邏輯轉換

nxppmxb75upez

2.9a,pmos

vbat電流開關

toshiba

ssm3k36mfv

20v,nmos

邏輯轉換

prisemi

ppm723t201e0

800ma,pmos

訊號開關

fairchild

bss138

220ma,nmos

led驅動

fairchild

fdb3632

80a,nmos

28v電源電流開關

irfirf5210strlpbf

40a,pmos

28v電源電流開關

onmmbt3904lt1g

200ma,npn

通用npn

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