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晶体管原理
晶体管，也被称为电子管，是一种能够控制电子流的仪器。
它以其作用于电子技术领域的重要性而闻名。
它是电子技术领域中常用的器件，可以实现电子电路中“开关”功能，用于控制和调节电路的功能，广泛应用于电视机、电脑、收音机等消费类电子产品。
晶体管的原理可以归结为三个：一是基本原理，二是电子管的工作原理，三是晶体管的结构特性。
首先，晶体管的基本原理是电子的局域现象。
局域，也称电子密度分布，是指电子在电子管中分布的一种特定格局。
从一维到三维，电子在各种空间结构中分布形成了各种半导体，如硅、锗、钛等。
这种半导体结构，可以起到控制电子流的作用。
第二，晶体管的工作原理是由晶体管的结构特性决定的。
晶体管的结构由两个金属导体组成，夹着一块半导体片。
由于金属和半导体的工作特性不同，因此当晶体管连接电路时，其表现形式也很不同。
由此形成了晶体管的基本工作模式，可以用于控制电子电路的开关。
最后，晶体管的结构特性也很重要。
晶体管的结构主要由金属导体，半导体片和引线组成。
金属导体为两个受控制的口，分别为输入口和输出口；半导体片有通（假）和断（真）的作用；而引线则为晶体管的基本结构提供支撑。
这种结构使晶体管具有较高的稳定性和可靠性。
以上，就是晶体管的基本原理。
晶体管的技术也有很多，如双
极晶体管、三极晶体管、晶体管管型等。
其中，双极晶体管是最常用的，晶体管管型则通常用在收音机等电子设备中。
所以，掌握晶体管的基本原理，是电子领域一个必须掌握的基础知识。
功率MOSFET(Power MOSFET)的基本知识自1976年开发出功率MOSFET以来，由于半导体工艺技术的发展，它的性能不断提高：如高压功率MOSFET其工作电压可达1000V；低导通电阻MOSFET其阻值仅lOmΩ；工作频率范围从直流到达数兆赫；保护措施越来越完善；并开发出各种贴片式功率MOSFET(如Siliconix最近开发的厚度为1.5mm“Little Foot系列)。
另外，价格也不断降低，使应用越来越广泛，不少地方取代双极型晶体管。
功率MOSFET主要用于计算机外设(软、硬驱动器、打印机、绘图机)、电源(AC／DC变换器、DC／DC变换器)、汽车电子、音响电路及仪器、仪表等领域。
本文将介绍功率MOSFET的结构、工作原理及基本工作电路。
什么是MOSFET“MOSFET”是英文MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor的缩写，译成中文是“金属氧化物半导体场效应管”。
它是由金属、氧化物(SiO2或SiN)及半导体三种材料制成的器件。
所谓功率MOSFET(Power MOSFET)是指它能输出较大的工作电流(几安到几十安)，用于功率输出级的器件。
MOSFET的结构图1是典型平面N沟道增强型MOSFET的剖面图。
它用一块P型硅半导体材料作衬底(图la)，在其面上扩散了两个N型区(图lb)，再在上面覆盖一层二氧化硅(SiQ2)绝缘层(图lc)，最后在N区上方用腐蚀的方法做成两个孔，用金属化的方法分别在绝缘层上及两个孔内做成三个电极：G(栅极)、S(源极)及D(漏极)，如图1d所示。
从图1中可以看出栅极G与漏极D及源极S是绝缘的，D与S之间有两个PN结。
一般情况下，衬底与源极在内部连接在一起。
图1是N沟道增强型MOSFET的基本结构图。
为了改善某些参数的特性，如提高工作电流、提高工作电压、降低导通电阻、提高开关特性等有不同的结构及工艺，构成所谓VMOS、DMOS、TMOS 等结构。
三极管基础知识及测量方法三极管基础知识及测量方法一、晶体管基础双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管PN 结。
正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。
在共发射极晶体管电路中 ,发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。
绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。
由于 VBE 很小，所以基极电流约为IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。
如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC=β*IB=10mA。
在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，实现了双极晶体管的电流放大作用。
金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。
当栅 G 电压 VG 增大时，p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。
当表面达到反型时，电子积累层将在 n+ 源区 S 和 n+ 漏区 D 之间形成导电沟道。
当VDS ≠ 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。
使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压 VT 。
当 VGS>VT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS , 实现栅源电压VGS 对源漏电流 IDS 的控制。
二、晶体管的命名方法晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。
三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。
按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。
按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。
晶体管的工作原理和讲解
晶体管是一种半导体器件，用于控制电流流动，实现信号放大、开关和逻辑运算等功能。
它是现代电子设备的基础组成部分之一。
晶体管的工作原理基于三个区域的P-N结构，这三个区域分别被称为发射区（Emitter）、基区（Base）和集电区（Collector）。
晶体管通常有两种类型：NPN型和PNP型。
在NPN型晶体管中，发射区是N型材料，基区是P型材料，集电区是N型材料。
而在PNP型晶体管中，发射区是P型材料，基区是N型材料，集电区是P 型材料。
晶体管的工作原理可以简单地解释为：
1. 漏极电流（Collector Current）：当在基极（Base）和发射极（Emitter）之间施加一个正向电压时，发射区会注入大量的电子进入基区。
这些电子由于基区的薄弱性，会进一步扩散到集电区，形成漏极电流。
2. 基极电流（Base Current）：当在基极和发射极之间施加一个正向电压时，通过基极电流，控制发射极电流的大小。
基极电流的变化会导致发射区电流的变化，进而影响整个晶体管的工作状态。
3. 放大作用：晶体管的基本功能之一是放大电流。
当基极电流增加时，发射区电流也会相应增加，进而影响漏极电流。
这样，晶体管可以将一个较小的输入电流信号放大为一个较大的输出电流信号。
4. 开关作用：当基极电流非常小或为零时，晶体管处于关断状态，漏极电流接近于零。
当基极电流达到一定阈值时，晶体管处于导通状态，漏极电流可流动。
总之，晶体管的工作原理是基于控制发射区电流的大小来实现信号放大和开关功能。
这使得晶体管成为现代电子设备中广泛使用的元件之一。
晶体管原理2011年10月26日15:53:30什么是晶体管？严格意义上讲，晶体管泛指一切以半导体材料为基础的单一元件，包括各种半导体材料制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等，不过从国内的习惯上讲，晶体管有时多指晶体三极管。
晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。
晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。
晶体管的主要类型根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP型晶体管。
NPN型晶体管和PNP型晶体管的区别如下图所示：根据晶体管使用的半导体材料分类，则晶体管可以分为：硅管和锗管。
硅管和锗管的主要区别如下图所示：晶体管原理依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。
以NPN型晶体管为例，NPN型晶体管的工作原理图及等效电路图如下图所示。
晶体管工作在放大状态：发射结正向偏置，集电结反向偏置。
放大电路如下图所示。
设输入信号ui=UimsinωtV，那么uBE=ube+UBE；iB=ib+IB；iC=ic+IC；uCE=uce+UCE其中，uce= - icRC；UCE=VCC-ICRC由uCE=uce+UCE；uce=-icRC，可知，在RC两端有一个较大的交流分量可共输出；交流信号的传递过程为：ui —>ib—> ic—> icRc晶体管工作在饱和状态：发射结正向偏置，集电结正向偏置饱和状态的特点为：UCE≤UBE，集电极正向偏置IC≠βIB，IB失去了对IC的控制。
集电极饱和电压降UCES较小，小功率硅管为0.3~0.5V饱和时集电极电流ICS=(VCC-UCES)/RCUCE对IC的影响大，当UCE增大，IC将随之增加晶体管工作在截止状态：发射结反向偏置，集电结反向偏置。
bipolar晶体管原理摘要：一、引言二、双极晶体管的工作原理1.结构与分类2.工作原理三、双极晶体管的特性1.静态特性2.动态特性四、双极晶体管的应用领域五、结论正文：【引言】双极晶体管（Bipolar Junction Transistor，简称BJT）是一种最基本的半导体器件，具有放大和开关等功能，是构成各种电子设备的基本单元。
它在现代电子技术中有着广泛的应用，如放大器、振荡器、计算机等。
本文将详细介绍双极晶体管的工作原理、特性及其应用领域。
【双极晶体管的工作原理】【结构与分类】双极晶体管由三个区域组成：n型区（发射极，Emitter，E）、p型区（基极，Base，B）和n型区（集电极，Collector，C）。
发射极和集电极之间的电流可以通过控制基极电流来调节，这就是双极晶体管能够放大和开关的原因。
根据电流放大系数不同，双极晶体管可以分为两类：NPN型和PNP型。
NPN型晶体管的发射极是电子浓度较低的n型区，基极是电子浓度较高的p 型区，集电极是电子浓度较低的n型区；而PNP型晶体管的发射极是电子浓度较高的p型区，基极是电子浓度较低的n型区，集电极是电子浓度较高的p 型区。
【工作原理】双极晶体管的工作原理主要是利用基极电流来控制发射极和集电极之间的电流。
当基极电流增大时，发射极的电子会增多，这些电子会通过基区，进入集电区，从而使集电极电流增大。
反之，当基极电流减小时，发射极的电子减少，集电极电流也会相应减小。
这就是双极晶体管的电流放大作用。
【双极晶体管的特性】【静态特性】双极晶体管的静态特性主要表现在输入电阻、输出电阻和电流放大系数三个方面。
输入电阻是指基极对发射极的电阻，输出电阻是指集电极对基极的电阻。
电流放大系数是指集电极电流与基极电流之比。
【动态特性】双极晶体管的动态特性主要是指其频率响应。
随着工作频率的增加，双极晶体管的电流放大系数会降低，直至趋于零。
当工作频率过高时，双极晶体管将无法正常工作。
晶体管原理1. 简介晶体管是一种基于电子控制电流的半导体器件，是现代电子技术中最重要的元件之一。
它在电子设备中起到开关、放大和计算等多种功能。
晶体管由三个或多个材料构成，使用电场或电流控制材料中的电荷。
这种控制使晶体管能够放大电信号、开关电路和存储和处理信息。
2. 晶体管的结构晶体管通常由三个部分组成：基极（Emitter）、集电极（Collector）和控制极（Base）。
晶体管的结构由两个PN结组成，即PNP型和NPN型。
其中，PNP型晶体管中，N型区域位于中间，两个P型区域位于两边。
而NPN型晶体管中，P型区域位于中间，两个N型区域位于两边。
3. 工作原理晶体管的工作原理可以概括为：通过控制极加在P型或N型材料区域上的电流，来改变整个晶体管的电子流动情况。
具体分为以下两种工作情况：3.1 放大模式当控制极施加的电压大于基本电压时，控制极和集电极之间的电流管道打开，称为放大模式。
此时，控制极的电流可以控制集电极之间的电流大小，实现信号放大的功能。
3.2 关断模式当控制极施加的电压小于基本电压时，控制极和集电极之间的电流管道关闭，称为关断模式。
此时，控制极对于集电极之间的电流没有影响力，晶体管无法放大信号。
4. 晶体管的应用晶体管由于其高度的可控性和可靠性，被广泛应用于各个领域。
以下是晶体管的几个重要应用：4.1 放大器晶体管可以放大输入信号，使其变大，用于放大音频信号、射频信号，以及其他各种电子信号。
4.2 开关晶体管可以用作开关，控制电流的通断，并且有快速开关速度。
因此，晶体管被广泛应用于数字电路开关、电源开关等方面。
4.3 计算机晶体管是计算机内部运算和存储数据所必需的关键组件。
在集成电路中，晶体管被用来构建逻辑门、存储器和处理器等各种功能。
4.4 光电器件晶体管也可以用作光电器件，例如光电二极管和光电晶体管。
这些器件可用于探测光线或将电信号转换为光信号。
5. 结论晶体管作为一种重要的半导体器件，具有可靠性高、可控性强等特点，被广泛应用于电子领域。
晶体管知识点总结晶体管是一种半导体器件，广泛应用于电子设备中，是现代电子技术的基础。
晶体管的发明和应用，极大地推动了电子技术的发展，使得现代电子设备变得更加小型化、高效、稳定和便携。
下面我们将对晶体管的基本原理、结构、工作原理和应用进行详细介绍。
一、晶体管的基本原理1. 电子运动的基本原理电子是原子的一个组成部分，带有负电荷。
在半导体晶体中，有大量的自由电子，在外加电压的作用下，这些自由电子会受到电场的驱动，从而在晶格中运动。
同时，半导体中还有空穴，即电子从原子轨道中跃迁出去后留下来的空位，空穴带有正电荷，也会在外加电压下发生移动。
2. PN结和二极管的基本原理PN结是由n型半导体和p型半导体组成的结构，它具有正向导通和反向截止的特性。
当PN结处于正向偏置时，n区的自由电子会向p区移动，p区的空穴会向n区移动，导致电子和空穴的复合，形成导电通道，电流得以通过。
而当PN结处于反向偏置时，n区和p区的电荷云层会被电场的作用扩散，形成空间电荷区，此时电流不能通过。
3. 晶体管的基本原理晶体管是由两个PN结构组成的器件，即P型区和N型区交替排列，整体上形成三个电极分别为集电极、发射极和基极。
当在基极和发射极之间加上正向偏置电压时，n区的自由电子会向p区移动，电子和空穴会在P区与N区的交界处结合而产生电流放大的效应。
这样，就实现了晶体管的放大功能，使得电子信号得以放大，并通过集电极输出。
二、晶体管的结构1. 晶体管的主要构成晶体管主要由P型半导体、N型半导体和金属电极组成。
P型半导体富含空穴，电子的迁移率较低；N型半导体富含自由电子，电子的迁移率较高；金属电极则起到了连接内部半导体材料的作用。
2. 晶体管的结构类型晶体管有多种不同的结构类型，包括双极型晶体管、场效应晶体管、异质结晶体管等。
不同结构的晶体管在性能和应用方面都有所不同，需根据具体的应用场景进行选择。
三、晶体管的工作原理1. 晶体管的工作状态晶体管主要有截止状态和放大状态两种工作状态。
晶体管原理扫盲
N沟MOS晶体管
金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N型MOS管之分。
MOS管构成的集成电路称为MOS
集成电路，而PMOS管和NMOS管共同构成的互补型MOS集成电路即为CMOS -IC。
由p型衬底和两个高浓度n扩散区构成的MOS管叫作n沟道MOS管，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。
n沟道增强型MOS管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n 沟道MOS管。
n沟道耗尽型MOS管是指在不加栅压（栅源电压为零）时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。
NMOS集成电路是N沟道MOS电路，NMOS集成电路的输入阻抗很高，基本上不需要吸收电流，因此，CMOS与NMOS集成电路连接时不必考虑电流的负载问题。
NMOS集成电路大多采用单组正电源供电，并且以5V为多。
CMOS集成电路只要选用与NMOS集成电路相同的电源，就可与NMOS集成电路直接连接。
不过，从NMOS到CMOS直接连接时，由于NMOS输出的高电平低于CMOS集成电路的输入高电平，因而需要使用一个（电位）上拉电阻R，R的取值一般选用2～100KΩ。
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N沟道增强型MOS管的结构
在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上，制作两个高掺杂浓度的N+区，并用金属铝引出两个电极，分别作漏极d和源极s。
然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅(SiO2)绝缘层，在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极g。
在衬底上也引出一个电极B，这就构成了一个N沟道增强型MOS管。
MOS 管的源极和衬底通常是接在一起的(大多数管子在出厂前已连接好)。
它的栅极与其它电极间是绝缘的。
图(a)、(b)分别是它的结构示意图和代表符号。
代表符号中的箭头方向表示由P(衬底)指向N(沟道)。
P沟道增强型MOS管的箭头方向与上述相反，如图(c)所示。
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N沟道增强型MOS管的工作原理
（1）vGS对iD及沟道的控制作用
①vGS=0 的情况
从图1(a)可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的P N结。
当栅——源电压vGS=0时，即使加上漏——源电压vDS，而且不论vDS 的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏——源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD≈0。
②vGS>0 的情况
若vGS＞0，则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。
电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。
这个电场能排斥空穴而吸引电子。
排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。
吸引电子：将P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。
（2）导电沟道的形成：
当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏——源极之间仍无导电沟道出现，如图1(b)所示。
vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS 达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏——源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图1(c)所示。
vGS越大，作用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。
开始形成沟道时的栅——源极电压称为开启电压，用VT表示。
上面讨论的N沟道MOS管在vGS＜VT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。
只有当vGS≥VT时，才有沟道形成。
这种必须在vGS≥VT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。
沟道形成以后，在漏——源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。
vDS对iD的影响
如图(a)所示，当vGS>VT且为一确定值时，漏——源电压vDS对导电沟道及电流iD的影响与结型场效应管相似。
漏极电流iD沿沟道产生的电压降使沟道内各点与栅极间的电压不再相等，靠近源极一端的电压最大，这里沟道最厚，而漏极一端电压最小，其值为VGD=v GS－vDS，因而这里沟道最薄。
但当vDS较小（vDS<vGS–VT）时，它对沟道的影响不大，这时只要vGS一定，沟道电阻几乎也是一定的，所以iD随vDS近似呈线性变化。
随着vDS的增大，靠近漏极的沟道越来越薄，当vDS增加到使VGD=vGS－vDS=VT(或vDS=vGS－VT)时，沟道在漏极一端出现预夹断，如图2(b)所示。
再继续增大vDS，夹断点将向源极方向移动，如图2(c)所示。
由于vDS的增加部分几乎全部降落在夹断区，故iD几乎不随vDS增大而增加，管子进入饱和区，iD几乎仅由vGS决定。
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N沟道增强型MOS管的特性曲线、电流方程及参数
（1）特性曲线和电流方程
1）输出特性曲线
N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图1(a)所示。
与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。
2）转移特性曲线
转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDS＞vGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.
3）iD与vGS的近似关系
与结型场效应管相类似。
在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为
式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。
（2）参数
MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ，而用开启电压VT表征管子的特性。
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N沟道耗尽型MOS管的基本结构
（1）结构：
N沟道耗尽型MOS管与N沟道增强型MOS管基本相似。
（2）区别：
耗尽型MOS管在vGS=0时，漏——源极间已有导电沟道产生，而增强型M OS管要在vGS≥VT时才出现导电沟道。
（3）原因：
制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使vGS=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏——源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压vDS，就有电流iD。
如果加上正的vGS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，iD增大。
反之vGS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，iD减小。
当vGS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，iD趋于零，管子截止，故称为耗尽型。
沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用VP表示。
与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压VP也为负值，但是，前者只能在vGS<0的情况下工作。
而后者在vG S=0，vGS>0，VP<vGS<0的情况下均能实现对iD的控制，而且仍能保持栅——源极间有很大的绝缘电阻,使栅极电流为零。
这是耗尽型MOS管的一个重要特点。
图(b)、(c)分别是N沟道和P沟道耗尽型MOS管的代表符号。
（4）电流方程：
在饱和区内，耗尽型MOS管的电流方程与结型场效应管的电流方程相同，即：
各种场效应管特性比较。
