三極管的原理與作用
三極管的工作原理
三極管的主要作用是電流放大,以共發(fā)射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)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。
圖片1
三極管在放大信號時,首先要進入導通狀態(tài),即要先建立合適的靜態(tài)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。
三極管的作用
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(fā)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(fā)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(guī)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(fā)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(yè)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(qū)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(qū)時,有源區(qū)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(guī)則:多晶硅不能跨越有源區(qū)。按這樣的規(guī)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。