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晶体管的工作原理讲解

2020-09-29 17:47 次阅读

晶体管的发明彻底改变了人类文明,智能手机的核心处理器只能依赖这个技术, 处理器拥有约20亿个晶体管,它们的作用令人难以置信。

那么,微型设备是如何工作的呢?晶体管就像开关一样,没有活动部件,它们可以放大微弱的信号,实际上放大器就是晶体管的一个基础应用。

首先让我们了解晶体管的原理,之后我们会回来的到应用部分。

晶体管由半导体制成,例如硅。每个硅原子与四个硅原子连接,硅的价电子层中有四个电子,让我们用四手怪代替这个硅原子,每只手握一只电子。这些电子中的每一个都与相邻的硅原子共享,这被称为共价键,目前电子都在各自的共价键里。

如果纯硅通电,电子必须吸收一些能量并变成自由电态。

晶体管的工作原理讲解

虽然纯硅的导电率低,但是有一个叫DOPING的技术可以提升半导体的导电率,比如说你注入价电子为5的磷,有一个电子将会在系统里自由移动,这被称为N型DOPING。

另外如果你注入价电子为3的硼,那将会有一个可以放电子的空位,这个空位是我们所知的一个空穴,与之相邻的电子随时可以把它填上,这种电子运动亦可看作空穴对位运动,我们把这称之为P型DOPING。

如果你以以下方式DOPE一块硅晶片,那么一个晶体管就诞生了。

但是如果你真的想要明白晶体管怎么运作,我们必须搞清楚在元件层面上到底发生了什么。比如一个二极管,把硅晶体的一边DOPE成P型,另一边DOPE成N型,那么一个二极管就形成了。

在N部分与P部分的交界线有趣的事情发生了,那里大量聚集的电子,将会在一个自然的趋势下迁移至P部分的空穴里,这会让P部分的边界轻微地带负电,而N部分的则轻微带正电,这导致电场阻止任何一个电子进一步迁移。

如果你如上所示地给二极管接上电源,电源会吸引电子与空穴。在这个情况下是不可能有电流的,然而,如果你反转电源,情况就相当不同。

假设电源有足够的电压克服(potential barrier)电位障,你可以立马看到电子被负极推动,电子通过电位障的时候,它们会耗尽能量并轻易占据P部分的空穴。

但由于正极的吸引这些电子马上可以跳进临近P部分的空穴里,并流动到外部电路,这被称为二极管的正向偏压。

认真记住这二极管简单的原理,你就可以十分轻易地明白晶体管的运作。

现在回到晶体管,注意到P层很窄而且DOPE的程度浅,你可以容易地看到晶体管基本上是背靠背的两个二极管夹层。

所以不管你怎样连接电源,一边的二极管总会反向偏压并阻塞电流,这表明晶体管处于关闭状态。

现在我们以上所示地连上第二个电源,这电源应该有足够的电压克服电位障。

这只是一个正向偏压二极管,因此大量的电子会从N部分发射出来,就像在一个二极管中一些电子会与空穴结合,跳过邻近的空穴并流向BASE(基极)。

但是剩下有更多的电子跨越到了了P部分,这部分剩下的电子会做什么?这些剩下的电子会被第一个电源的正极吸引并像以上所示那样流动。

注意看P部分很狭窄,这保证了没有其中的电子流动到第二个电源的正极,瞬间一个小的BASE(基极)电流被放大到大的COLLECTOR(集极)电流,你可以轻易察觉到晶体管各极命名与电流性质的关系。

如果你可以提升基极电流,集极电流也会按比例升高,这是一个易懂的关于电流放大的案例。

我们讨论的这种晶体管叫双极性晶体管,我们把这象征性的晶体管替换成一个现实的,你可以使用更多的晶体管来进一步改善放大电路。

这个晶体管的基极与第一个晶体管的发射极连接起来,如果你在输入端引进一个微弱的波动信号比如你可以找得到的麦克风,你就会在扬声器处得到一个经过放大的信号。

关于这个基础电路还有另外一件趣事情你会注意到,那就是根据施加电压,晶体管可开可关。

这里的晶体管冲当一个开关,晶体管的这个性质打开了数字电子学与数字储存器的大门,使用两个BJT(双极型晶体管)可以构建计算机的基本动态储存元件一个Flip-Flop(触发器)。
       责任编辑:tzh

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NCP500 LDO稳压器 150 mA 低压差 低噪声

NCP699 LDO稳压器 150 mA 带使能

固定输出LDO线性稳压器专为需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。 NCP699系列具有40 uA的超低静态电流。每个器件都包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的内部电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP699设计用于低成本陶瓷电容器。该器件采用微型TSOP-5表面贴装封装。标准电压版本为1.3,1.4,1.5,1.8,2.5,2.8,3.0,3.1,3.3,3.4和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。 特性 优势 极低地电流为40 uA典型 最大限度地降低功耗 150 mA时的低压差340 mV和3.0 V Vout 延长电池使用量。保留更长的监管 启用控制(高电平有效,支持低于1伏逻辑) 输出电压精度为2.0% 工作温度范围-40C至+ 85C 使用1 uF陶瓷或钽电容器稳定 应用 终端产品 移动电话 电池供电的消费产品 HandHeld Instruments 打印机和办公设备 摄像机和相机 打印机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 09:02 89次 阅读
NCP699 LDO稳压器 150 mA 带使能

NCP698 LDO稳压器 150 mA 超低Iq

列固定输出低压差(LDO)线性稳压器专为需要低静态的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。该系列具有2.5 uA的超低静态电流。每个器件都包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP698系列提供用于ON / OFF控制的使能引脚。 NCP698设计用于低成本陶瓷电容器,需要0.1μF的最小输出电容。该器件采用微型SC82-AB表面贴装封装。标准电压版本为1.3,1.5,1.8,2.5,2.8,3.0,3.3,3.5和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。可提供无铅电镀选项。 特性 优势 超低静态和接地电流 最小化功耗 低压差 延长电池使用时间。保留更长的监管。 低输出电压选项 输出电压准确度为2.0% 温度范围-40C至85C 应用 终端产品 电池供电仪器 手持式仪器 摄像机和相机 MP3播放器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 09:02 105次 阅读
NCP698 LDO稳压器 150 mA 超低Iq

NCP563 LDO稳压器 80 mA 超低Iq

定输出低压差(LDO)线性稳压器专为需要低静态的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。该系列具有2.5μA的超低静态电流。每个器件都包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP562系列提供用于ON / OFF控制的使能引脚。 NCP562设计用于低成本陶瓷电容器,需要0.1μF的最小输出电容。该器件采用微型SC82-AB表面贴装封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,3.5和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。可以使用无铅电镀选项。 特性 典型值为2.5μA的低静态电流 低输出电压选项 输出电压精度为2.0% -40°C至85°C的温度范围 NCP562提供启用引脚 Pb - 免费套餐可用 应用 终端产品 电池供电仪器 手持式仪器 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 08:02 109次 阅读
NCP563 LDO稳压器 80 mA 超低Iq

NCP511 LDO稳压器 150 mA 超低压差 低Iq

固定输出低静态电流低压降(LDO)线性稳压器专为需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。 NCP511具有40μA的超低静态电流。每个LDO线性稳压器包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管,用于设置输出电压的电阻,电流限制和温度限制保护电路。 NCP511设计用于低成本陶瓷电容器,要求最小输出电容为1.0 5F。 LDO采用微型TSOP-5表面贴装封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。 特性 低典型值为40μA的静态电流 100 mA时100 mV的低压差电压 出色的生产线和负荷调节 最大工作电压6.0 V 低输出电压选项 高精度输出电压2.0% 工业温度范围-40°C至85°C 无铅封装可用 应用 手机 电池供电仪器 手持式仪器 Camcorde rs和相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 08:02 80次 阅读
NCP511 LDO稳压器 150 mA 超低压差 低Iq

MC79M LDO稳压器 500 mA 5 V 负极

0负线性稳压器用于补充流行的MC78M00系列器件。 可提供-5.0,-8.0,-12和-15 V的固定输出电压选项,该负线性稳压器采用限流,热关断和安全区域补偿 - 使其在大多数操作下非常坚固条件。通过充分的散热,可以提供超过0.5 A的输出电流。 规格: MC79M00B MC79M00C 公差 4% 4% 温度范围 -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125°C 封装 DPAK,TO-220 DPAK,TO-220 特性 无需外部组件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 也可用于表面贴装DPAK(DT)封装器件类型/标称输出电压MC79M05 -5.0 VMC79M 12-12 V MC79M08-8.0 VMC79M15-15 V 无铅封装可能有效。 G-Suffix表示 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 07:02 171次 阅读
MC79M LDO稳压器 500 mA 5 V 负极

MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

8是一款中等电流,低压差(LDO)正线性稳压器,专为SCSI-2有源终端电路而设计。该器件为电路设计人员提供了一种经济的精密电压调节解决方案,同时将功率损耗降至最低。线性稳压器由1.0 V压差复合PNP / NPN传输晶体管,限流和热限制组成。该LDO采用SOIC-8和DPAK-3表面贴装功率封装。 应用包括有源SCSI-2端接器和开关电源的后置调节。 特性 2.85 V SCSI-2有源端接的输出电压 1.0 V Dropout 输出电流超过800 mA 热保护 短路保护 输出调整为1.4%容差 无需最低负载 节省空间的DPAK-3,SOT-223和SOIC-8表面贴装电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 06:02 102次 阅读
MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

MC78LC LDO稳压器 80 mA 超低Iq

00低压降(LDO)线性稳压器专为需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用而设计。 MC78LC00系列具有1.1μA的超低静态电流。每个LDO线性稳压器包含一个电压基准单元,一个误差放大器,一个PMOS功率晶体管和用于设置输出电压的电阻。 MC78LC00低压降(LDO)线性稳压器设计用于低成本陶瓷电容器,要求最小输出电容为0.1μF。 LDO采用微型薄型SOT23-5表面贴装封装和SOT-89,3引脚封装。标准电压版本为1.5,1.8,2.5,2.7,2.8,3.0,3.3,4.0和5.0 V.其他电压可以100 mV步进。 特性 低静态电流1.1μA典型 出色的线路和负载调节 最大工作电压12 V 低输出电压选项 高精度输出电压2.5% 工业温度范围-40°C至85°C 两个表面贴装封装(SOT-89,3针或SOT-23,5针) 无铅封装可用 应用 电池供电仪器 手持式仪器 Camcorde rs和相机 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 06:02 219次 阅读
MC78LC LDO稳压器 80 mA 超低Iq

MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

固定输出负线性稳压器旨在作为流行的MC7800系列器件的补充。该负电压调节器提供与MC7800器件相同的七电压选项。此外,负系统MC7900系列还提供MECL系统中常用的一个额外电压选项。 这些线性稳压器具有-5.0 V至-24 V的固定输出电压选项,采用限流,热关断和安全区域补偿 - 使其在大多数工作条件下非常坚固。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。 规格: MC7900AC MC7900B MC7900C 容差 2% 4% 4% 温度范围 0°C至+ 125°C -40°C至+ 125°C 0°C至+ 125° C 包装 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO-220 D2PAK,TO -220 特性 无需外部组件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 2%电压T可用油酸(参见订购信息) 无铅包可能有货。 G-Suffix表示无铅铅涂层。 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 06:02 95次 阅读
MC7900 线性稳压器 1 A 5 V 负极

NCV97310 具有3个降压稳压器的多输出电源管理单元(PMU)

10是3输出稳压器,由低Iq电池连接的3 A 2 MHz非同步开关和两个低压1.5 A 2 MHz同步开关组成;所有都使用集成功率晶体管。高压开关能够以4.1 V恒定的开关频率将4.1 V至18 V电池输入转换为5 V或3.3 V输出,提供高达3 A的电压。在过压条件下,最高可达3 A. 36 V,开关频率折回1 MHz;在高达45 V的负载突降条件下,稳压器关闭。电池连接降压稳压器的输出用作2个同步开关的低压输入。每个下行输出可在1.2 V至3.3 V范围内调节,具有1.5 A电流限制和恒定的2 MHz开关频率。每个开关都有独立的使能和复位引脚,提供额外的电源管理灵活性。对于低Iq工作模式,低压开关被禁用,待机轨由低Iq LDO(高达150 mA)供电,具有典型功能Iq为30 uA。 LDO稳压器与高压开关并联,并在切换器强制进入待机模式时激活。所有3个SMPS输出均采用峰值电流模式控制,内部斜率补偿,内部设置软启动,电池欠压锁定,电池过压保护,逐周期电流限制,打嗝模式短路保护和热关断。错误标志可用于诊断。 特性 优势 可编程扩频 EMI降低 打嗝过流保护 短路事件期间降低功率 个别复位引脚可调延迟 电压监控 带有可湿性侧面...
发表于 07-30 05:02 99次 阅读
NCV97310 具有3个降压稳压器的多输出电源管理单元(PMU)

FAN4868UC33X 3 MHz 同步稳压器

8是一款低功耗升压稳压器,旨在通过单节锂离子或锂离子电池提供稳定的3.3 V输出。输出电压选项固定为3.3 V,在VIN = 2.3 V时保证最大负载电流为200 mA,在VIN = 3.3 V时保证300 mA。关断模式下的输入电流小于1μA,从而最大限度地延长电池寿命。 PFM操作是自动的并且“无故障”。该稳压器可在低负载时保持低至37μA静态电流的输出调节。内置功率晶体管,同步整流和低电源电流的组合使FAN4868成为电池供电应用的理想选择.FAN4868可在6-凸点0.4 mm间距晶圆级芯片尺寸封装(WLCSP)。 特性 使用少量外部元件工作:1μH电感和0402外壳尺寸输入和输出电容 输入电压范围为2.3 V至3.2 V 固定3.3 V输出电压选项 最大负载电流> 150 mA,VIN = 2.3 V 最大负载电流300 mA,VIN = 2.7 V,VOUT = 3.3 V 低工作静态电流 True Load Disc关机期间的连接 具有轻载省电模式的可变导通时间脉冲频率调制(PFM) 内部同步整流器(无需外部二极管) 热关断和过载保护 6-Bump WLCSP,0.4 mm间距 应用 终端产品 为3.3 V核心导轨供电 PDA...
发表于 07-30 05:02 83次 阅读
FAN4868UC33X 3 MHz 同步稳压器

NCV97310A 具有3个降压稳压器的多输出电源管理单元(PMU)

10是3输出稳压器,由低Iq电池连接的3 A 2 MHz非同步开关和两个低压1.5 A 2 MHz同步开关组成;所有都使用集成功率晶体管。高压开关能够以4.1 V恒定的开关频率将4.1 V至18 V电池输入转换为5 V或3.3 V输出,提供高达3 A的电压。在过压条件下,最高可达3 A. 36 V,开关频率折回1 MHz;在高达45 V的负载突降条件下,稳压器关闭。电池连接降压稳压器的输出用作2个同步开关的低压输入。每个下行输出可在1.2 V至3.3 V范围内调节,具有1.5 A电流限制和恒定的2 MHz开关频率。每个开关都有独立的使能和复位引脚,提供额外的电源管理灵活性。对于低Iq工作模式,低压开关被禁用,待机轨由低Iq LDO(高达150 mA)供电,具有典型功能Iq为30 uA。 LDO稳压器与高压开关并联,并在切换器强制进入待机模式时激活。所有3个SMPS输出均采用峰值电流模式控制,内部斜率补偿,内部设置软启动,电池欠压锁定,电池过压保护,逐周期电流限制,打嗝模式短路保护和热关断。错误标志可用于诊断。 特性 优势 打嗝过流保护 在短路事件期间降低功耗 具有可调延迟的单个复位引脚 电压监控 可编程扩频 EMI降低 带有可...
发表于 07-30 04:02 105次 阅读
NCV97310A 具有3个降压稳压器的多输出电源管理单元(PMU)

NCP1095 以太网供电 - 供电设备接口控制器 IEEE 802.3bt

5是符合IEEE.3bt,IEEE 802.3af和/或IEEE 802.3at标准的以太网供电设备(PoE-PD)接口控制器,可实现包括连接照明在内的高功率应用的开发。监控摄像头。 NCP1095集成了PoE系统中的所有功能,例如在浪涌阶段的检测,分类和电流限制。 使用外部传输晶体管,NCP1095可提供高达90瓦的输出电压。 NCP1095还提供Autoclass支持,以根据PD类型和分类优化功率分配。 特性 IEEE 802.3bt,IEEE 802.3af,IEEE 802.3at兼容 - 允许高达90 W的功率 - 保证PoE设备之间的互操作性 安森美半导体PoE-PD解决方案系列的一部分 内置71mΩ传输晶体管,支持高功率应用 包括由PoE或墙上适配器供电的应用程序的辅助检测引脚 支持自动分类(Autoclass)功能,允许供电设备(PSE)有效地为每个受电设备(PD)供电 内置热插拔FET也可提供更高集成度(NCP1096) 应用 终端产品 以太网供电设备(PoE-PD) Internet物联网(IoT) IEEE 802.3bt IEEE 802.3af IEEE 802.3at 数字标牌 卫星数据网 连接照明 视频和VOIP电话 安全摄像机 Pico基...
发表于 07-30 02:02 110次 阅读
NCP1095 以太网供电 - 供电设备接口控制器 IEEE 802.3bt

NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

3是一款1.5 A降压稳压器IC,工作频率为340 kHz。该器件采用V 2 ™控制架构,提供无与伦比的瞬态响应,最佳的整体调节和最简单的环路补偿。 NCV8842可承受4.0 V至40 V的输入电压,并包含同步电路。片上NPN晶体管能够提供最小1.5 A的输出电流,并通过外部升压电容进行偏置,以确保饱和,从而最大限度地降低片内功耗。保护电路包括热关断,逐周期电流限制和频率折返短路保护。 特性 优势 V 2 ™控制架构 超快速瞬态响应,改进调节和简化设计 2.0%误差放大器参考电压容差 严格的输出调节 逐周期限流 限制开关和电感电流 开关频率短路时减少4:1 降低短路功耗 自举操作(BOOST) 提高效率并最大限度地降低片内功耗 与外部时钟同步(SYNC) 与外部时钟同步(SYNC) 1.0 A关闭静态电流 当SHDNB为最小时电流消耗最小化断言 热关机 保护IC免于过热 软启动 在启动期间降低浪涌电流并最大限度地减少输出过冲 无铅封装可用 应用 终端产品 汽车 工业 直流电源 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 01:02 73次 阅读
NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极

0 / MC78M00A正线性稳压器与流行的MC7800系列器件完全相同,只是它的输出电流仅为输出电流的一半。与MC7800器件一样,MC78M00三端稳压器用于本地卡上电压调节。 内部通道晶体管的内部限流,热关断电路和安全区域补偿相结合,使这些线性稳压器在大多数工作条件下都非常坚固。具有足够散热的最大输出电流为500 mA。 规格:
发表于 07-29 21:02 125次 阅读
MC78M 线性稳压器 500 mA 5至24 V 高PSRR 正极