1 BJT

BJT是Bipolar Junction Transistor的縮寫，也即是雙極性晶體管。從名字上看，BTJ就是有兩個(gè)PN結(jié)組成。BJT有兩種類型：NPN和PNP，其中NPN最常用，兩者的表示符號(hào)如下：

BJT是電流控制器件，下文以NPN為例，介紹BJT的放大原理。

1.1 三極管的工作原理

如下圖，我們可以把NPN看做是兩個(gè)背靠背的二極管相連。其中e區(qū)重?fù)诫s，b區(qū)很薄，集電結(jié)比發(fā)射結(jié)大。在放大狀態(tài)下，be正偏，e區(qū)的電子穿過(guò)發(fā)射結(jié)流向b區(qū)。由于b區(qū)很薄，只能接受一小部分電子，形成電流Ibn。另一大部分電子穿過(guò)b區(qū)，直接到達(dá)發(fā)射結(jié)，并在反偏電壓作用下到達(dá)c區(qū)，形成電流Icn，Icn/Ibn=β，這個(gè)值很大，這就是三極管放大原理的精髓所在。

上文中最關(guān)鍵的一句話已經(jīng)加粗，可以這么來(lái)理解。集電結(jié)反偏時(shí)，電流很小，因?yàn)榉雌妷簲U(kuò)大了“內(nèi)建電場(chǎng)”使PN結(jié)的活躍“多子”變少，反偏的PN結(jié)導(dǎo)通電阻很大，幾乎沒(méi)有電流，僅有的一部分也是“少子漂移”，這部分電流叫“漏電流”。從e區(qū)送過(guò)來(lái)的電子，正好彌補(bǔ)了集電結(jié)缺少“多子”的問(wèn)題，這部分電子迅速穿過(guò)了集電結(jié)，形成電流Icn。這可以理解為e區(qū)提供的電子，使發(fā)射結(jié)的漏電流急劇增大。

所以說(shuō)，NPN的集電結(jié)只需要一點(diǎn)點(diǎn)反偏電壓，甚至零偏，e區(qū)送過(guò)來(lái)的電子都可以迅速穿過(guò)發(fā)射結(jié)的內(nèi)建電場(chǎng)，因此Ib電流一定時(shí)，不管Uce電壓有多大，Ic的電流變化都很小。下圖是三極管的工作曲線，放大區(qū)的曲線正好說(shuō)明了這種情況。

1.2 什么是放大區(qū)

e結(jié)正偏，c結(jié)反偏，Ic=β*Ib，上文已經(jīng)詳細(xì)解釋了放大原理。放大區(qū)Ube肯定等于0.7V或0.3V，Uce大于0.7或0.3V。

1.3 什么是截止區(qū)

e結(jié)和c結(jié)都反偏，來(lái)自e區(qū)電子非常少，都是pA級(jí)別，但所有的都送到c結(jié)，形成Icn。實(shí)際使用過(guò)程中，可以認(rèn)為Ib＜0開(kāi)始，三極管進(jìn)入截止區(qū)。這個(gè)截止主要是針對(duì)e結(jié)反偏截止來(lái)說(shuō)的。

1.4 什么是飽和區(qū)

e結(jié)和c結(jié)都正偏，此時(shí)來(lái)自e區(qū)的電子，不太容易被c結(jié)吸收，導(dǎo)致這些電子只能從b極走，這種是進(jìn)入了飽和狀態(tài)。當(dāng)e結(jié)正偏c結(jié)零偏時(shí)，為臨界飽和，其實(shí)此時(shí)三極管仍在放大狀態(tài)，c結(jié)還是吸收了來(lái)自e區(qū)的電子（因?yàn)榱闫珪r(shí)還有內(nèi)建勢(shì)壘區(qū)），只是從此點(diǎn)以后，c結(jié)慢慢變?yōu)檎?，縱使Ib電流再大，e結(jié)也不會(huì)吸收更多的電流。因此在飽和狀態(tài)下，Ib增大1mA，Ie也跟著增大1mA，Ic保持不變，因?yàn)閏結(jié)已經(jīng)達(dá)到了最大的電流吸收能力，不能在吸收了，飽和了。所以叫飽和區(qū)。

在飽和區(qū)，Ic/Ib＜β，并且Uce肯定等于0.7或0.3V。

注意Ube大于0.7V和Ubc大于0.7V的狀態(tài)，是三極管的異常工作狀態(tài)，管子會(huì)燒毀！

2 FET

FET是電壓控制型器件，輸入阻抗高，噪聲小，F(xiàn)ET分類如下：

2.1 J-FET

N-FET，Ugs≥0，DS導(dǎo)通，Ugs足夠負(fù)，DS關(guān)斷；

2.2 MOSFET

2.2.1 N/P溝道耗盡型

N溝：Ugs=某一負(fù)值，id=0；Ugs從某一負(fù)值增加時(shí)，id增大。

2.2.2 N/P夠到增強(qiáng)型

N溝：Ugs正電壓越大，id越大；Ugs=0時(shí)，id=0；我們最常用的就是增強(qiáng)型的NMOS和PMOS。

增強(qiáng)型NMOS的導(dǎo)通原理如下：

當(dāng)給GS施加正向電壓時(shí)，如右圖，在G下方的P襯底表面聚集較多的電子，同時(shí)也形成了一個(gè)耗盡區(qū)（紅色部分，勢(shì)壘區(qū)），耗盡區(qū)之上聚集了很多電子，形成了一個(gè)導(dǎo)電溝道（由于電子與P襯底的多子極性相反，因此這一層又叫反型層）。NMOS就是通過(guò)這個(gè)溝道導(dǎo)通的，正向電壓越大，溝道越寬，阻抗越小，通流能力越強(qiáng)。

關(guān)于MOSFET的符號(hào)，記憶方法如下：

不管是NMOS還是PMOS，S和中間的線都是連在一起的，箭頭往內(nèi)的是NMOS，往外的是PMOS。寄生二極管的方向與箭頭方向順時(shí)針轉(zhuǎn)90度后相同。

注意，MOS管道在滿足導(dǎo)通的條件下，電流的流向不僅限于D到S，還可以S到D，是沒(méi)有方向的。

關(guān)于NMOS和PMOS的使用方法，見(jiàn)文章《原創(chuàng) PMOS做信號(hào)開(kāi)關(guān)NMOS做電平轉(zhuǎn)換》。

2.3 CMOS工藝的IO結(jié)構(gòu)

注意，這是一個(gè)推完輸出結(jié)構(gòu)，由上面的PMOS+下面的NMOS組成。
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