二极管三极管电路原理和理解

一，二极管

1，二极管的基本知识

PN 结：是指一块半导体单晶，其中一部分是P P 型区，其余部分是N N 型区。
P P 区是空穴，N N 区是电子。由于P P 、N N 区内的平衡多子和平衡少子掺杂浓度悬殊，根据质量作用定律，由于浓度差的原理，则将产生扩散运动。（ N->P为正）

在电场作用下，载流子将作漂移运动，其方向与扩散运动方向相反直到 PN结电流为零，达到平衡状态。在 PN 结两端外加不同方向的电压，就可以破坏原来的平衡，而呈现单向导电特性（非线性非时变电阻）。半导体二极管是由 PN 结加上引线和管壳构成的，由 PN 结构成的二极管是最基本的半导体器件。

2，二极管的应用

（1）限幅电路：利用二极管单向导电性和导通后两端电压基本不变的特点组成，将信号限定在某一范围变化，分为单限幅和双限幅电路。多用于信号处理电路中。
（2）箝位电路：将输出电压箝位在一定数值上。
（3）开关电路：利用二极管单向导电性以接通和断开电路，广泛用于数字电路中。
（4）整流电路：利用二极管单向导电性，将交流信号变为直流信号，广泛用于直流稳压电源中。
（5）低电压稳压电路：利用二极管导通后两端电压基本不变的特点，采用几只二极管串联，获得3V以下输出电压
（6）续流：防止电感产生很高的反电动势，而损坏设备或元器件。
3，二极管的主要参数

4,PN结的击穿

（1）雪崩击穿： 在电场作用下，载流子能量增大，势垒区的载流电子就会发生碰撞电离而激发形成自由电子- - 空穴对。新产生的载流子又通过碰撞产生自由电子- - 空穴对，这就是倍增效应。反向电压增加到满足如下条件：

（2）齐纳击穿： 在高的反向电压下，由于电子的波动性可以有一定几率穿过位能比电子动能高的势垒区，形成大的反向电流。齐纳击穿需要的电场强度很大！只有在杂质浓度特别大的 PN 结才做得）到。（杂质大电荷密度就大） 一般的二极管掺杂浓度没这么高，它们的电击穿都是雪崩击穿。

（3）热击穿： 以上两种都是 “ 电击穿 ” ，它们的特点是非破坏的，是可逆的，而热击穿是破坏性的，不可逆的。一般发生在已经出现电击穿而反向电流比较大的情况下；或者发生在正向时，因为正向电流不但大，而且还是正温度系数。

二，三极管

1，基本知识：晶体三极管全称为双极结型晶体管（ Bipolar Junction Transistor )BJT 。它的基本功能是具有电流放大作用。

2，晶体管的四种工作状态：发射结正偏，集电结反偏 — 放大区；发射结与集电结均正偏称为饱和区；发射结与集电结均反偏称为截止区；发射结反偏，集电结正偏 — 反向放大区。数字电路中晶体管主要工作在饱和区与截止区，起开关作用。

3，晶体管的参数

A,电流放大系数：

B,极间反向电流

（1 ）集- - 基反向饱和电流I CBO 代表发射极开路，集电极反偏时的集电极电流。在一定温度下，I I CBO  是一个常量。随着温度的升高 ICBO 将增大，它是三极管工作不稳定的主要因素。在相同环境温度下，硅管的 ICBO 比锗管的 ICBO 小得多。

（2 ）穿透电流I I O CEO —— 极间反向电流越小越好，表明晶体管质量越高。

C,频率参数 — 反映三极管电流放大能力与工作频率关系的
参数，表征三极管的频率适用范围。

D,极限参数

E,交流参数

三，场效应晶体管

1，定义：场效应晶体管（ Field Effect Transistor)这是一种电压控制型多子导电器件，又称为单极型晶体管。
2，场效应晶体管可分为三大类：

    结型栅场效应晶体管（ JFET ）、肖特基势垒栅场效应晶体管（ MESFET) 、绝缘栅场效应晶体管（ IGFET)

（1）JFET 是用一个低掺杂的半导体作为导电沟道，在半导体的一个侧面或相以的两侧制作 PN 结，并加上么向电压。由于 PN 结势垒区主要向低掺杂的沟道区扩展，于是可利用反偏 PN 结的势垒区宽度随反向电压的变化而变化的特点来控制导电沟道的戴面积，从而控制沟道的导电能力。
（2）MESFET 各 JFET 原理是一样的。这两种 FET 的不同之处仅在于， JFET 是利用 PN 结作为控制栅

（3）而 MESFET 则是利用金属- - 半导体结来作为控制栅。
 这在三类场效应晶体管，无论是对于分立元件或集成电路都是 IGFET占主导地位。

3，绝缘栅场效应晶体管（IGFET)

IGFET 的工作原理是利用电场能来控制半导体的表面状态，从而控制道 沟道的导电能力。根据沟道的导电类型的不同，每类 FET 又可分为N N沟道器件和P P 沟道器件。 JFET 和 IGFET 通常用硅材料制作，而 MESFET 一般用砷化镓材料制作。当 IGFET 用 SiO2 作为绝缘层时，我们把这种 FET 称为 “ 金属- - 氧化物- - 半导体 ” 场效应晶体管，简称 MOSFET 。
N N 沟道 MOSEFT基本结构示意图

MOSFET 工作原理是通过改变栅源电压 VGS 来控制沟道的导电能力，从而控制漏极电流 ID 。它是一个电压控制型器件。

转移特性反映了栅源电压对漏极电流的控制能力

4，MOSFET 参数及意义

5，晶体管和FET管的比较

三，对二极管三极管电路的理解

1、引入稳压二级管的问题： 在只要保证稳压管有2mA的电流流过，就会产生一个需求电压。稳压二极管主要是使用的是二极管反向击穿特性来制作的（二极管内部有一个内电场，就是使用了内电场的特性，外加反向电压，但制作时又人为控制内电场的厚度，所以才有稳压一说）但是这个之间是怎么形成的呢？是不是所有的二极管都必须要做一个限流电阻，如果我的电流需求很大,例如我用一个9V/3A的电源，那么这种稳压管怎么使用呢？

 

答：稳压管只能作为小负载的电源，比如负载几mA    ，因为稳压管需要一个限流电阻，通常上接一个电阻到电源做限流，否则直接电源通过稳压管，会把稳压管烧坏， 大电流的电源，需要设计开关电源。

 

2、在这个电路中，此三极管的主要作用是用作减掉个0.7V左右的电压，直接使用二极管也是可以降低的~三极管好处是什么？
  
    

答：在这里三极管的作用就是放大电流的作用，负载电流主要是通过三极管的CE ，而三极管的B极是一个小电流，从这个小电流来控制三极管CE 大电流提供给负载，稳压管的作用是稳压，稳压值等于稳压管的电压减去0.7V，你千万搞清楚负载电流是从三极管的CE之间流过的。

3、此电路这个位置只有0.3V，此时B极电压应该只有0.7V（二极管钳位作用），那么Ube导通，UCE的导通，这个0.3V是由于Uce之间导通接地之后的电压吗？也称为管压降对吗？

答：这个0.3 V  是三极管 Q2 饱和 后，CE之间的压降

4、在设计延时电容时候，延时电容主要是为了滤除电路的浪涌电流，也称为（尖峰），那么这个尖峰的电容的时间是怎么限值的呢？在您视频上面讲的是以：Ｔ１\Ｔ２\Ｔ３代表的三个步骤：（1）T1时为：0   （2）T2时为充电过程  （3）T3为充电完成之后，当电源不再供电之后，电容放电给负载时供电的时间，那么我在计算这个值的是时候以什么为基准呢？

答：单个RC 电路充电时间常数为   t 等于 RC   ，在这个电路里，R值不好计算，但你可以大概用R2乘以 C4   来计算，精确设定C 的容值，需要用示波器测试C4充电上升沿的时间， 那么你的尖峰电压宽度需要小于这个上升沿的时间。

5、对于三极管的一个问题：三极管从内部流向来讲，Ic=放大倍数*Ib，那么Ie=Ic+Ib,那么在放大区时，主要是由于Ic电流的放大，所以电流是Ic流出的，但是在视频开关电路来讲,当Ib有一个0.7V的电压流入时，Ube导通，Uce也导通（电流是Ic流入Ie）

这两个问题怎么感觉，同样的三极管为什么放大是由于Ic放大，而饱和导通是由Ic流向Ie

答:这个问题只是在纠结一个精度的问题,精确计算是,不管三极管是放大还是饱和,IE都是等于IB加上IC,粗略计算就是忽略了IB

6、使用PNP三极管使用的时候，三极管被钳位到0.7V时，那么三极管的BE必须要与地形成回路，这个理解对吗？

解释：当开关按下后，三极管BE导通B极电压为  12V-0.7V    三极管的EB 总是0.7V   所以B极总是电源12减去0.7V ,   如果开关断开，那么三极管的BE是不通的，没有电流的，所以，三极管的B极接上拉电阻R11 到电源12V， 所以就是12V ，因为没有电流，R11上没有压降。