二极管 D
二极管是一种具有两个电极(即正极和负极)的电子器件。它是一种非线性元件,具有许多重要的功能和应用
三极管 Q
概述
- 一种控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
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一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区(B),两侧部分是发射区(E)和集电区©;
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PNP、NPN型三极管(从电路图上来直观区别就是,箭头向外的是NPN,箭头指向里面(基极)的是PNP)
基本工作状态
想象成两个PN结组成比较好理解:
放大状态
发射结正偏,集电结反偏;
正偏,反偏即为看是否为正向电压 positive正极的 Negative消极的
NPN管:发射结正偏:b -> e,Ub>Ue;
集电结反偏:c -> b,Uc>Ub;
Uc > Ub > Ue;
PNP管:同理,Ue > Ub > Uc;
饱和状态
发射结正偏、集电结正偏;
NPN: Ub > Ue , Ub > Uc;
PNP: Ue > Ub , Uc > Ub;
在饱和状态,c极、e极之间相当于短路(可看成开关闭合导通状态);
截止状态
发射结反偏,集电结反偏;
此时c极、e极之间相当于开路(可看成开关断开状态);
优缺点
导通电阻小,功耗低;电流控制功耗大。
电路应用
NPN应用
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R9作为下拉电阻;
作用有二:一是保证b、e极间电容加速放电,加快三极管截止;二是为给b极一个确定信号;
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当S4开关闭合时,流过R8的电压大概为0.7V,e端接地(0V),NPN三极管处于饱和状态,e-c导通。
PNP应用
- R6作为上拉电阻,S3开关未按下时,b极处于高电平,三极管不导通,开关按下后b极接地导通。
MOS管
基本概念
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MOS管,是场效应管,是金属-氧化物-半导体型场效应管,属于绝缘栅型;
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有三个极性引脚,分别为S(源极)、G(栅极)和D(漏极),两条线S极,G极单独一侧,剩下的就是D极;
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可分为P沟道MOS管和N沟道MOS管。
优缺点
导通电阻高,功耗大;电流控制功耗低
沟道判断
N沟道
箭头指向G极的就是N沟道MOS管,作为开关时,D极作为输入端(接电源),S极输出端(接地);
通常会连接一个二极管,二极管的方向跟N沟道箭头方向一致(由S极指向D极);
如果是反过来接,二极管相当于短路,D极直接短路到S极,使MOS管失去了作用。
P沟道
箭头背向G极的就是P沟道MOS管,作为开关时,S极作为输入端,D极输出端;
二极管的方向跟P沟道箭头方向一致(由D极指向S极);
Ug < Us时导通,Ug = Us = 0v时截止。
功能总结
MOS管(N/P沟道)用作开关时,连接的二极管阴极接输入端,阳极接输出端;
MOS管(N/P沟道)用作隔离(使用MOS管防止电流反向流)时,连接的二极管阳极接输入端。
三者区别
二极管和三极管是电流控制元件,通过控制基极电流才能达到控制集电极电流或发射极电流;
MOS管是电压控制元件,它的输出电流决定于输入端电压的大小,基本上不需要信号源提供电流,MOS管更节能;
MOS管导通时压降小(相当于0V),二极管的导通压降在0.7-1.5V左右。
IGBT
导通电阻小,功耗低
电流控制功耗低