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模电基础-三极管

场效应管基本知识​

简介​

场效应管是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件

分类​

  1. 结型场效应管 J-FET

  2. 金属-氧化物-半导体场效应管 MOS-FET

    由于MOSFET 比JFET有更高的输入阻抗，并且功耗低和集成度高，被广泛应用到大规模集成电路中。

三极管（BJT）与场效应管（FET）的比较​

  1. FET是电控器件，它通过Ugs（栅-源电压）来控制Id（漏极电流） BJT是流控器件，它通过Ib（基极电流）来控制Ic（集电极电流）

  2. FET是利用多数载流子导电，它的温度稳定性较好,称为单极型器件，而BJT有多数载流子，也利用少数载流子导电，被称之为双极型器件。

  3. FET组成的放大电路的电压放大系数要小于BJT组成放大电路的电压放大系数

  4. FET的控制输入端电流极小，因此它的输入电阻（107～1012Ω）很大。

  5. FET的抗辐射能力强,且不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

结型场效应管JFET​

结型场效应管也有三个极。分别是：源极（S），栅极（G），漏极（D）

绝缘栅型场效应管MOS​

场效应管有三个极：源极（s）、栅极（g）、漏极（d），对应于晶体管的e、b、c；有三个工作区域：截止区、恒流区、可变电阻区，对应于晶体管的截止区、放大区、饱和区。

MOSFET转移特性​

由于是绝缘栅极，栅极输入端基本没有电流，描述当漏源电压Uds为常数时，漏极电流Id与栅-源电压Ugs之间的函数关系，即

MOSFET输出特性​

  1. 截止区 当Ugs < Uth时，导电沟道尚未形成，Id=0，为截止工作状态，又称为夹断区。

  2. 可变电阻区(非饱和区) 左边部分称为可变电阻区，该区域类似于双极性晶体管的饱和区，当Uds<Ugs-Uth 时，称导电沟道未夹断，Ugs-Uds = Uth 是预夹断的临界条件，据此可以在输出特性上画出预夹断轨迹 ，Ugs 越大，预夹断时的Uds值也越大。当ugs确定时，直线的斜率也被唯一确定，直线斜率的倒数为D-S间的等效电阻。因而在此区域中，可以通过改变Ugs的大小(即压控的方式)来改变漏源电阻的阻值，故称为可变电阻区。

  3. 饱和区(恒流、放大区)当Ugs>Uth ，且 Uds > Ugs-Uth ，MOSFET进入饱和区，右边的区域。当Ugs 不变，Uds 增大时，Id仅略有增加，因而可以将Id近似为电压Ugs控制的电流源，故称该区域为恒流区。利用场效应管作为放大管时，应使其工作在该区域。

MOS管的开关特性​

选型参数：漏源电压（D、S两端承受的电压）、工作电流（经过MOS管的电路）、开启电压（让MOS管导通的G、S电压）、工作频率（最大的开关频率）。

寄生二极管：防止VDD过压的情况下，烧坏mos管, 防止管子的源极和漏极反接时烧坏MOS管

MOS管的开关条件: N沟道—导通时 Ug> Us,Ugs> Ugs(th)时导通 P沟道—导通时 Ug< Us,Ugs< Ugs(th)时导通 总之，导通条件：|Ugs|>|Ugs(th)|

逻辑门与触发器​

几种简单的逻辑门​

1.按逻辑功能的不同：与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门、与或非门 2.按电路结构的不同：TTL集成门电路（输入端和输出端都用三极管的逻辑门电路）和CMOS集成门电路（用互补对称的MOS管构成的逻辑门电路） 3.按功能特点的不同：普通门（推拉式输出）、输出开路门、三态门、MOS传输门

RS触发器特性及作用​

特性​

  1. 有两个稳定状态(简称稳态)，正好用来表示逻辑0和1。
  2. 在输入信号作用下，触发器的两个稳定状态可相互转换(称为状态的翻转)。输入信号消失后，新状态可长期保持下来，因此具有记忆功能，可存储二进制信息。一个触发器可存储1位二进制数码

作用​

触发器和门电路是构成数字电路的基本单元。 触发器有记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来状态有关。 门电路无记忆功能，由它构成的电路在某时刻的输出完全取决于该时刻的输入，与电路原来状态无关;

RS触发器真值表​

(触发器次态与输入信号和电路原有状态之间关系的真值表) 次态指触发器在输入信号变化后的状态，用Q^n+1 表示。 现态指触发器在输入信号变化前的状态，用Q^n表示。

基本RS触发器的两种形式​

输入高电平有效的是或非门组成的。 输入低电平有效的是与非门组成的。

NE555与文氏桥​

NE555简介​

NE555 （Timer IC）为8脚时基集成电路，大约在1971年由Signetics Corporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC。NE555体积小、重量轻、稳定可靠，操作电源范围大，输出端的供给电流能力强，计时精确度高，温度稳定度佳，且价格便宜。

NE555特点​

  1. 只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久 。
  2. 操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配 。
  3. 其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载 。
  4. 它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜

NE555原理图​

RC振荡分析​

一般采用正反馈方法产生正弦波振荡，其方框图如左图所示。它由一个电压增益为A的放大电路和一个反馈系数为F的反馈网络构成。

电路​