二極管的伏安特性
硅管導通電壓0.6~0.8V,反向飽和電流小於0.1uA
鍺管導通電壓0.1-0.3V,反向飽和電流幾十uA
穩壓二極管
反向擊穿時,在一定電流范圍內,電壓值幾乎不變,表現出穩壓特性。
只要不超過穩壓管的額定功率,電流越大,穩壓效果越好
晶體三極管






臨界飽和和臨界放大:UBE=UCE
截止區:UBE≤UON,UCE≥UBE
放大區:UBE>UON,UCE≥UBE
飽和區:UBE>UON,UCE<UBE
當IB=0時, IC→0 ,稱為三極管處於截止狀態,相當於開關斷開;
當IB>0時, IB輕微的變化,會在IC上以幾十甚至百多倍放大表現出來;
當IB很大時,IC變得很大,不能繼續隨IB的增大而增大,三極管失去放大功能,表現為開關導通。
三極管核心功能:
放大功能:小電流微量變化,在大電流上放大表現出來。
開關功能:以小電流控制大電流的通斷。
三極管的放大功能
IC = β * IB (其中β≈ 10~400 )
例:當基極通電流IB=50μA時,集極電流:
IC=βIB=120*50μA=6000μA
微弱變化的電信號通過三極管放大成波幅度很大的電信號,如下圖所示:
所以,三極管放大的是信號波幅,三極管並不能放大系統的能量。

能放大多少,取決於三極管的放大倍數β值
首先β由三極管的材料和工藝結構決定:
如硅三極管β值常用范圍為:30~200
鍺三極管β值常用范圍為:30~100
β值越大,漏電流越大,β值過大的三極管性能不穩定。
其次β會受信號頻率和電流大小影響:
信號頻率在某一范圍內,β值接近一常數,當頻率越過某一數值后,β值會明顯減少。
β值隨集電極電流IC的變化而變化,IC為mA級別時β值較小。一般地,小功率管的放大倍數比大功率管的大。

溫度幾乎影響三極管所有的參數,其中對以下三個參數影響最大。
(1)對放大倍數β的影響:
在基極輸入電流IB不變的情況下,集極電流IC會因溫度上升而急劇增大。
(2)對反向飽和電流(漏電流)ICEO的影響:
ICEO是由少數載流子漂移運動形成的,它與環境溫度關系很大,ICEO隨溫度上升會急劇增加。溫度上升10℃,ICEO將增加一倍。
雖然常溫下硅管的漏電流ICEO很小,但溫度升高后,漏電流會高達幾百微安以上。
(3)對發射結電壓 UBE的影響:
溫度上升1℃,UBE將下降約2.2mV。
溫度上升,β、IC將增大,UCE將下降,在電路設計時應考慮采取相應的措施,如遠離熱源、散熱等,克服溫度對三極管性能的影響。
一般地:鍺管為PNP型,硅管為NPN型

復合管

復合管的組成原則:
1.在正確的外加電壓下,每只管子的各級電流均有合適的通路,且均工作在放大區或恆流區;
2.為實現電流的放大,應將第一級管子的集電極(漏極)或發射級(源級)電流作為第二只管子的基極電流;
3.三極管和場效應管聯合使用時,場效應管的柵極電阻無窮大,會使前端無輸出電流,而不符合。
在電子電路中,放大的對象是變化量,放大的本質是在輸入信號的作用下,通過有源元件(晶體管或場效應管)對直流電源的能量進行控制和轉換,使負載從電源中獲得的輸出信號能量比信號源向放大電路提供的能量大的多。晶體管放大電路有共射、共集、共基三種接法,場效應管有共源、共漏接法(與晶體管放大電路共射、共集接法相對應)。以下通過3個主要性能(放大倍數A、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro)指標對晶體管三種基本接法進行比較。
基本共射放大電路,交流通路,等效電路



放大倍數:A=Uo/Ui=-βRc/rbe;
輸入電阻:Ri=Rb//rbe;
輸入電阻:Ro=Rc;
基本共集放大電路:交流通路,等效電路



放大倍數:A=Uo/Ui=IeRe/[Ib(Rb+rbe)+(1+β)IbRe];
輸入電阻:Ri=Ui/Ii=Ui/Ib=[Ib(Rb+rbe)+IeRe]/Ib=Rb+rbe+(1+β)Re;
輸出電阻:Ro=Re//[(Rb+rbe)/(1+β)];
基本共基放大電路:交流通路,等效電路



放大倍數:A=Uo/Ui=Ic*Rc/(Ie*Re+Ib*rbe)=βRc/[rbe+(1+β)Re];
輸入電阻:Ri=Ui/Ii=Ui/Ie=(Ie*Re+Ib*rbe)/Ie=Re+rbe/(1+β);
輸出電阻:Ro=Rc;

三極管三種接法比較:
1、共射電路既能放大電流又能放大電壓,輸入輸出電阻居三種電路之中,輸出電阻較大,頻帶較窄。常用作為低頻電壓放大電路的單元電路;
2、共集電路只能放大電流不能放大電壓,是三種接法中輸入電阻最大、輸出電阻最小的電路,具有電壓跟隨的特點,常用於電壓放大電路的輸入和輸出級;
3、共基電路只能放大電壓不能放大電流,輸出電阻小,電壓放大倍數、輸出電阻與共射電路相當,是三種接法中高頻特性最好的電路。常作為寬頻帶放大電路。
三極管與MOS管區別
1、工作性質:三極管用電流控制,MOS管屬於電壓控制.
2、成本問題:三極管便宜,mos管貴。
3、功耗問題:三極管損耗大。
4、驅動能力:mos管常用來電源開關,以及大電流地方開關電路。
三極管比較便宜,用起來方便,常用在數字電路開關控制。
MOS管用於高頻高速電路,大電流場合,以及對基極或漏極控制電流比較敏感的地方。
MOS管不僅可以做開關電路,也可以做模擬放大,因為柵極電壓在一定范圍內的變化會引起源漏間導通電阻的變化。
二者的主要區別就是:
雙極型管是電流控制器件(通過基極較小的電流控制較大的集電極電流),MOS管是電壓控制器件(通過柵極電壓控制源漏間導通電阻)。
場效應管
g指向內為N溝道管
g指向外為P溝道管
柵極g,源極s,漏極d。

增強型-->>


耗盡型-->>


1) MOS管是一個由改變電壓來控制電流的器件,所以是電壓器件。
2) MOS管道輸入特性為容性特性,所以輸入阻抗極高。
絕緣柵型場效應管MOS管
N溝道增強耗盡型,P溝道增強耗盡型
但凡UGS為零時,漏極d電流也為零,屬於增強型管子
但凡UGS為零時,漏極d電流不為零,屬於耗盡型管子

VGS(th)——開啟電壓或閥電壓;
在恆流區用於小信號放大,屬於線性關系,在可變電阻區,用於開關控制。
夾斷區UGS=0,小於開啟電壓UGS(th)時,漏極無電流,此時處於夾斷區;
恆流區UGS>UGS(th)時,預夾斷電壓UDS>UGS-UGS(th),此時處於恆流區
可變電阻區,UGS>UGS(th)時,預夾斷電壓UDS<UGS-UGS(th),此時處於可變電阻區
此時UDS=UGS-UGS(th),除以UGS對應的電流,得到UDS的等效內阻,通過分壓公式計算出Uo
分壓計算,兩個串聯電阻R1,R2,計算R1兩端的電壓,即R1/(R1+R2)*Vcc
N溝道結型場效應管的特性曲線:(a) 漏極輸出特性曲線 (b) 轉移特性曲線


工作在恆流和可變的臨界值,此時電流最大,選用電流Id較大的管子,使設計的電流最好不超手冊所給Id的一半為好
(a) 轉移特性曲線 (b) 輸出特性曲線

① 開啟電壓VGS(th) (或VT)
開啟電壓是MOS增強型管的參數,柵源電壓小於開啟電壓的絕對值,場效應管不能導通。
② 夾斷電壓VGS(off) (或VP)
夾斷電壓是耗盡型FET的參數,當VGS=VGS(off) 時,漏極電流為零。
③ 飽和漏極電流IDSS
耗盡型場效應三極管,當VGS=0時所對應的漏極電流。
三種接法的比較:
共射電路:既能放大電壓又能放大電流,輸入電阻居三種電路之中,輸出電阻較大,頻帶較窄。常作為低頻電壓放大電路的單元電路
共集電路:只能放大電流不能放大電壓,是三種接法中輸入電阻最大,輸出電阻最小的電路,並具有電壓跟隨的特點。常用於電壓放大電路的輸入級和輸出級,在功率放大電路中也常采用射級輸出的形式。
共基電路:只能放大電壓不能放大電流,具有電流跟隨特點,輸入電阻小,電壓放大倍數、輸出電阻與共射極相當,是三種接法中高頻特性最好的電路,常用作寬頻帶放大電路。
N溝道增強型MOS管必須在柵極上施加正向偏壓,且只有柵源電壓大於閾值電壓時才有導電溝道產生的N溝道MOS管。N溝道耗盡型MOS管是指在不加柵壓(柵源電壓為零)時,就有導電溝道產生的N溝道MOS管。
NMOS集成電路是N溝道MOS電路,NMOS集成電路的輸入阻抗很高,基本上不需要吸收電流,因此,CMOS與NMOS集成電路連接時不必考慮電流的負載問題。NMOS集成電路大多采用單組正電源供電,並且以5V為多。CMOS集成電路只要選用與NMOS集成電路相同的電源,就可與NMOS集成電路直接連接。不過,從NMOS到CMOS直接連接時,由於NMOS輸出的高電平低於CMOS集成電路的輸入高電平,因而需要使用一個(電位)上拉電阻R,R的取值一般選用2~100KΩ。
MOS管的開通/關斷原理你就會發現,使用PMOS做上管、NMOS做下管比較方便。
MOS管的開通/關斷原理,下圖:

電流方向與箭頭方向相反就是導通,方向相同就是截止。
NMOS管的主回路電流方向為D→S,導通條件為VGS有一定的壓差,一般為5~10V(G電位比S電位高);而PMOS管的主回路電流方向為S→D,導通條件為VGS有一定的壓差,一般為-5~-10V(S電位比G電位高),下面以導通壓差6V為例。
使用NMOS當下管,S極直接接地(為固定值),只需將G極電壓固定值6V即可導通;若使用NMOS當上管,D極接正電源,而S極的電壓不固定,無法確定控制NMOS導通的G極電壓,因為S極對地的電壓有兩種狀態,MOS管截止時為低電平,導通時接近高電平VCC。當然NMOS也是可以當上管的,只是控制電路復雜,這種情況必須使用隔離電源控制,使用一個PMOS管就能解決的事情一般不會這么干,明顯增加電路難度。

使用PMOS當上管,S極直接接電源VCC,
S極電壓固定,只需G極電壓比S極低6V即可導通,使用方便;
同理若使用PMOS當下管,D極接地,S極的電壓不固定(0V或VCC),無法確定控制極G極的電壓,使用較麻煩,需采用隔離電壓設計。


使用N-MOS管控制P-MOS管的,當BAT_SENS_EN輸出為低時,N管P管均不工作,1和6,3和4均處於斷開狀態;
當BAT_SENS_EN輸出為高時,經過電阻分壓,使電壓從2腳輸入,高於N-MOS管柵極G1的開啟電壓,N管的漏極D1和源極S1導通,VCC_BAT從6腳流向->1腳,此時DMG1016的5腳電平從高電平被拉至低電平,上部P-MOS管的柵極G2被打開,VCC_BAT從4腳流向->3腳,再通過R24、R25分壓后送至BAT_SENS。
從而實現BAT_SENS_EN高電平控制傳感器使能,低電平控制傳感器關閉。

圖中電池的正電通過開關S1接到場效應管Q1的2腳源極,由於Q1是一個P溝道管,它的1腳柵極通過R20電阻提供一個正電位電壓,所以不能通電,電壓不能繼續通過,3v穩壓IC輸入腳得不到電壓所以就不能工作不開機!這時,如果我們按下SW1開機按鍵時,正電通過按鍵、R11、R23、D4加到三極管Q2的基極,三極管Q2的基極得到一個正電位,三極管導通(前面講到三極管的時候已經講過),由於三極管的發射極直接接地,三極管Q2導通就相當於Q1的柵極直接接地,加在它上面的通過R20電阻的電壓就直接入了地,Q1的柵極就從高電位變為低電位,Q1導通電就從Q1通過加到3v穩壓IC的輸入腳,3v穩壓IC就是那個U1輸出3v的工作電壓vcc供給主控,主控通過復位清0,讀取固件程序檢測等一系列動作,輸處一個控制電壓到PWR_ON再通過R24、R13分壓送到Q2的基極,保持Q2一直處於導通狀態,即使你松開開機鍵斷開Q1的基極電壓,這時候有主控送來的控制電壓保持着,Q2也就一直能夠處於導通狀態,Q1就能源源不斷的給3v穩壓IC提供工作電壓!SW1還同時通過R11、R30兩個電阻的分壓,給主控PLAYON腳送去時間長短、次數不同的控制信號,主控通過固件鑒別是播放、暫停、開機、關機而輸出不同的結果給相應的控制點,以達到不同的工作狀態!
