首页 > 其他分享 >数电模电-MOS管和三极管

数电模电-MOS管和三极管

时间:2024-04-07 22:32:29浏览次数:25  
标签:Vb MOS 三极管 数电模 电压 电流 Vgs

why?

假如目前有一个需求,需要把1v的电压放大到10v,应该怎么做呢?
最基础的方式,使用中学就学过的受控电源,

  • 电压控制电压源:即变压器,但是变压器只能处理高频信号,对于低频信号或者直流信号,就不管用了,
  • 电流控制电压源:没有这种元件
  • 电流控制电流源:三极管
  • 电压控制电流源:MOS管

三极管和MOS管

三极管

作用:放大信号/作为开关,在模拟电路中,使用到放大特性,在数字电路中,使用开关特性(饱和区和截止区)
目前放大特性应用场景已经很少了,开关特性在集成电路中也已经被MOS管取代了,只有在一些小电流小规模的嵌入式开发中作为开关管使用。至于目前的放大,都是由运放IC实现。
三个电极:E,C,B
三极管分为PNP型和NPN型,P和N是指硅参杂后形成的半导体

  • N型是硅与磷参杂,自带多余电子
  • P型是硅与硼参杂,自己缺电子,自带空穴

一个N一个P结合到一起就是二极管,当电子受力从N向P流动时就导通,反过来时就不导通,这种称为PN结
在这里插入图片描述
正向导通时也是有死区的,只有电压大于截止电压时才会导通
在这里插入图片描述

NPN型三极管:两个PN结的P区结合到一起,就形成了NPN型三极管,又称为P型三极管
在这里插入图片描述
其整体具体结构如下:
在这里插入图片描述
使用方法如下:
在这里插入图片描述
PNP与NPN基本上处处相反,使用时负责也是接在E下面而不是C上面

三极管的工作状态

理想状态下,应该一旦Ib有电流,Ic就应该是Ib的倍数,与电压无关【具体放大多少倍需要看三极管的技术手册】
在这里插入图片描述
但是实际上由于二极管正偏时也有截止电压,所以实际上的伏安特性如下所示,在Vc小于Vb时,工作在饱和区,这时的电压变化非常小,约等于截止状态,直到Vc大于Vb时,才会真正工作在放大区。

在这里插入图片描述
三种工作状态:
放大状态:Vb>Ve,Vc>Vb,C和E连通,Ic与Ib大致呈线性比例关系
饱和状态:Vb>Ve,Vc<Vb,C和E“约等于连通”,但Vce变化很小,从0到0.7V,
截止状态:Vb<Ve,整体都是断开的,Ic,Ib,Ie都为0

发正集反是放大
全正是饱和
全反是截止
正:指PN结正偏,Vp>Vn,反指PN结反偏,Vn>Vp
当Vb大于Ve的时候,BE之间可以看成一个二极管,Vbe为0.7V,或-0.7伏V

具体使用案例:
在这里插入图片描述
当控制电压Vb是由单片机输出时,如果使用的是开漏输出时,PNP控制需要加上拉电阻,NPN控制需要加下拉电阻,否则控制输入悬空时三极管状态不明确,有可能导致误开。
在这里插入图片描述

常见三极管的封装形式:
在这里插入图片描述

MOS管

三个电极:G、S、D
当G和S之间存在一定电压差时,D和S连通,没有电压差时,D和S不连通
基础结构:
在这里插入图片描述
NMOS可以等效为一个电压控制的电阻,电阻的大小随着Vgs的变化而变化
在这里插入图片描述
NMOS打开时的这个很小的电阻阻值,称为Rdson,也是选择NMOS的一个参数。
还有一个参数是Cgs,指在G和S之间的一个寄生电容的电容值,这是工艺导致的,无法避免,在给G加电压时,要先给这个电容充电,导致波形失真,当控制频率太高,高电平时间接近于爬升时间时,就会失真非常严重。一半Cgs和Rdson是成反比的。
在这里插入图片描述

和P型三极管,N型三极管一样,除了N型MOS管,还有P型MOS管

使用方法:
P和N之间会形成耗尽层,使用时一般将S极源极和衬底连在一起
在这里插入图片描述

耗尽区:在结内,由于电子和空穴成对复合,使得在结内几乎没有能导电的电子或空穴,因此称为耗尽区,其实就是结内的那片区域。
中性区:在结外的n和p区,由于电子或空穴浓度几乎没有被消耗,因此半导体表现为中性材料,称为中性区。
实际上,耗尽区并没有耗尽,还是有一点电子的,中性区也并不严格中性,整个半导体内的电子浓度是连续变化的,且为指数级的变化,导致远离结的区域电子浓度几乎没变化,而结内几乎没有,因此为了简化分析和计算,认为结内耗尽,结外中性。在这里插入图片描述

整体使用电路如下:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

工作状态:
当Vgs <Vgs(TH) 时,S和D之间不导通
当Vgs > Vgs(TH)时,S和D导通,电流随着Vds增大而增大
当Vds > Vgs - Vgs(TH)时,MOS管进入恒流区,Vds不增大,Vgs(TH)是选择MOS管时的一个重要参数
Vgs(TH)称为开启电压
输出特征曲线
在这里插入图片描述
其实输出特征跟三极管差不多,所以他们用途也基本一致。
常见NMOS的封装:
在这里插入图片描述

二者区别和相同

MOS管是电压驱动的元件
三极管是电流驱动的元件
MOS管的优点:

  • 省电
  • 导通阻抗小,当连通时,三极管等效为一个二极管,MOS管等效为一个极小阻值的电阻
    三极管的优势:
  • 便宜,在电流较小的时候使用三极管很合适
  • 耐高压,大电流
    在这里插入图片描述

题外话,电源符号

VCC,VDD,VEE,VSS
目前的使用
VCC:主要是外部供电表示,3v,5v之类的
VDD:主要是内部供电表示,1.8v,3.3v之类的,一半用在芯片引脚上
VEE:与VCC配合使用,表示电源负极
VSS:公共连接,常用来表示电路的共同接地端

各自由来

VCC是施加到集电极的电压
VEE是施加到发射极的电压

VDD是施加到MOS管中漏极的电压
VSS是施加到MOS管中源极的电压

参考:
b站up主工科男孙老师视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1Co4y1Q7rN/?spm_id_from=trigger_reload&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主爱上半导体视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1kv411574Y/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主小鱼教你模电数电视频:
https://www.bilibili.com/video/BV1UT41197Z6/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主达尔闻视频:
https://www.bilibili.com/video/BV19x421S7R1/?spm_id_from=333.788&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0

标签:Vb,MOS,三极管,数电模,电压,电流,Vgs
From: https://blog.csdn.net/qq_45983373/article/details/137457659

相关文章

  • 如何使用单片机 pwm 控制 mos 管?
    目录选择适合的硬件连接电路编写代码参考示例程序一程序二测试与调试注意事项        使用单片机(如常见的Arduino、STM32等)通过PWM(脉冲宽度调制)控制MOS管(金属氧化物半导体场效应管)是一种常见的电路控制方法。以下是一个基本的设计步骤指南:选择适合的硬......
  • Canon CMOS图像传感器应用和选型
    一、CCD和CMOS图像传感器常见的数字感光元件有两种:CCD(电荷耦合器件)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。1980年代,CCD进入消费级市场,并长期占据中高端市场。CMOS图像传感器最初作为廉价、低画质的代名词,但是在2008年之后逐渐成为市场主流。如今已经广泛应用于手机、汽车、安防、医疗、......
  • 洛谷 P9907 [COCI 2023/2024 #1] Mostovi 题解
    题目分析首先可以确定的是需要枚举断边,所以我们希望两次枚举之间能有些关联。不难想到类树形DP的套路,建DFS树,只不过这题除了讨论和父亲之间的边,还要考虑返租边。以下钦定以\(1\)为树根。树边先从简单的树边开始考虑。考虑不经过\(u\)和\(u\)的父亲\(v\),对答案是否产......
  • NMOS管和PMOS管阈值损失的简单理解
     首先:输出端为带电容那端。采用电容来模拟输出负载的原因:1.MOS的输出后面还会接其他MOS管的栅极,栅极和源、漏之间为直流开路状态。                           2.栅极和源、漏以及沟道之间类似于一个电容的结构。 ......
  • 【MOS】mos管不同电压下的导通电流温度特性
    温度反转效应理论解释,通俗的说,高压时温度越高,性能越差;低压时温度越高,性能约好,这也是为什么CPU超频需要在极低温液氮冷却,主要原因时此时电压很高,温度越低性能越好。参考资料:https://wenku.baidu.com/view/41deeab9f66527d3240c844769eae009581ba2ae.html?wkts=1711605......
  • 为什么MOS管的栅极要串接电阻?第二个问题太好了!
    在开关电路、驱动电路中,MOS管的栅极经常会串联一个电阻,说实话很多伙伴并不喜欢,因为会影响效率,但是不加又很容易振荡,简直又爱又恨。那这个电阻到底有什么用?第一是限制驱动电流,防止驱动电流过大,避免驱动芯片会因为驱动能力不足损坏。上期我们说过MOS管的开启,是对各个电容进......
  • centos7 mosquitto (MQTT)安装/配置/自启动
    **************************************************************windows:>>一、安装及配置mosquitto1.下载并安装mosquitto(官网下载地址https://mosquitto.org/download/)>安装完成后进入安装目录1).编辑mosquitto.conf文件.注意系统防火墙得允许tcp1883端口#设......
  • The most influential person
    Inthecenterofanemptystage,amanstoodwithabrownfedorahatandabrownwindbreaker,holdingaredmicrophone.Surroundinghimwasavastredseaoffans.Heslowlyraisedthemicrophone,breakingthesilenceaftertheprevioussongended."......
  • memos 轻量级笔记服务
    https://github.com/usememos/memosdockerrun-d--namememos-p5230:5230-v~/.memos/:/var/opt/memosneosmemo/memos:stableThe~/.memos/directorywillbeusedasthedatadirectoryonyourlocalmachine,while/var/opt/memosisthedirectoryofthevolum......
  • 构建空间场景轻应用,Mapmost Alpha来啦【文末赠书(10本)--第二期】
    文章目录:一、MapmostAlpha介绍二、MapmostAlpha应对数字孪生业务痛点解决之道2.1MapmostAlpha提供海量城市底板2.2MapmostAlpha提供便捷的配置管理工具2.3MapmostAlpha提供一键式部署发布和分享三、沉浸式体验MapmostAlpha3.1创建应用3.2新手指导3.3场......