半導體設計(ji)二(er)極(ji)管(guan)

二極(ji)管(guan)是(shi)最簡(jian)單的半導體器件(jian)形式(shi)，由兩(liang)片(pian)稱為(wei) P 和(he) N 的不同(tong)半導體材料組(zu)成(cheng)。它通(tong)常(chang)用於(yu)允許電(dian)流沿壹個(ge)方(fang)向(xiang)流(liu)動(dong)並(bing)限制(zhi)其沿相反(fan)方(fang)向(xiang)流(liu)動(dong)。

當(dang) P 型和(he) N 材料融合(he)時，就形成(cheng)了 PN 函數(shu)。我們(men)需(xu)要(yao)在潔(jie)凈室的幹凈環境(jing)中進(jin)行(xing)。當(dang)附(fu)著(zhe)不同(tong)導電(dian)性(xing)的材料時，負(fu)電子被(bei)正電荷吸引並(bing)在結(jie)處(chu)形(xing)成(cheng)壹種邊(bian)界。其他類(lei)似的電荷被(bei)排(pai)斥(chi)，導(dao)致(zhi)在電(dian)子(zi)流(liu)和(he)正電荷平衡(heng)的交叉點形成(cheng)耗(hao)盡(jin)區(qu)。

亞(ya)洲(zhou)二(er)極(ji)管(guan)的設計(ji)可以(yi)使其正向(xiang)偏置或(huo)反向(xiang)偏置。 

半導體器件(jian)——正向(xiang)偏置

如果我們(men)將 P 側連(lian)接(jie)到(dao)正向(xiang)電(dian)流(liu)，則(ze)稱為(wei)正向(xiang)偏置，電(dian)流(liu)在電(dian)路中流(liu)動(dong)。

半導體器件(jian)——反向(xiang)偏置

在反(fan)向(xiang)偏置配置中，我(wo)們(men)將 P 側連(lian)接(jie)到(dao)更負(fu)的電壓，因此(ci)任(ren)何(he)進(jin)入(ru)的電子都會(hui)被(bei)排(pai)斥(chi)。它阻(zu)止電(dian)路中的電流流(liu)動(dong)。

半導體器件(jian)-應用

下面(mian)列(lie)出(chu)了二(er)極(ji)管(guan)的壹些(xie)常見(jian)應用

1. 整流器中的二極管(guan)

二極(ji)管(guan)有助於(yu)設(she)計(ji)各(ge)種整(zheng)流(liu)器電(dian)路，以(yi)將交(jiao)流電(dian)整(zheng)流(liu)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)。使(shi)用二極管(guan)的壹些(xie)基本類型的整流電(dian)路是(shi)：

1. 半波

2. 全(quan)波(bo)中心(xin)抽(chou)頭

3.全(quan)橋(qiao)

我(wo)們(men)通(tong)過(guo)在輸(shu)入(ru)交(jiao)流(liu)電的每個半周(zhou)期內(nei)交(jiao)替(ti)二(er)極管(guan)的偏置來(lai)將電(dian)流整(zheng)流(liu)為(wei)直(zhi)流(liu)電(dian)。此(ci)外(wai)，可以(yi)在這(zhe)些電路中使(shi)用電容器以(yi)避免(mian)紋(wen)波(bo)效應。  

限幅(fu)電路中的二極管(guan)

削(xue)波(bo)電(dian)路有助於(yu)消(xiao)除來(lai)自(zi) FM 發(fa)射(she)機的過多噪(zao)音(yin)。根(gen)據(ju)所(suo)使用的二極管(guan)配置類型，我們(men)可以(yi)將這(zhe)些電路分(fen)類為(wei)：

1.系列(lie)剪刀(dao)

二(er)極管(guan)在輸(shu)入(ru)電(dian)壓的正半周(zhou)期間(jian)反(fan)向(xiang)偏置，負(fu)半周(zhou)正向(xiang)偏置。

1. 分(fen)流剪

二(er)極(ji)管(guan)在該(gai)電路中充(chong)當(dang)開關(guan)。它在正半周(zhou)期間(jian)正向(xiang)偏置，而(er)在負(fu)過(guo)程中則(ze)相反(fan)。

 鉗位電路中的二極管(guan)

當(dang)限幅(fu)電路去(qu)除峰(feng)值時(shi)，鉗(qian)位電路有助於(yu)將峰(feng)值信號(hao)轉移到(dao)所(suo)需的電平。它也被(bei)稱為(wei)直(zhi)流(liu)恢(hui)復(fu)器或(huo)電平轉換器。鉗(qian)位電路的類型有：

1. 正二極管(guan)配置

負峰(feng)被(bei)鉗(qian)制(zhi)，使其下降(jiang)到(dao)零(ling)水(shui)平。

1. 負(fu)二(er)極管(guan)配置

正峰(feng)值被(bei)鉗(qian)制(zhi)並(bing)降(jiang)到(dao)零(ling)水(shui)平。  

邏(luo)輯(ji)門(men)中的二極管(guan)

邏輯(ji)門(men)用於(yu)執(zhi)行(xing)邏(luo)輯(ji)運(yun)算，如 AND、OR、NOT、NOR、XOR 等(deng)。通(tong)過將邏(luo)輯(ji)開(kai)關(guan)的低阻抗和(he)高阻抗狀(zhuang)態的概(gai)念應用於(yu)反(fan)向(xiang)和(he)正向(xiang)偏置，二(er)極(ji)管(guan)可以(yi)構建所(suo)有類型的邏輯(ji)門(men).

邏輯(ji) 1 對(dui)應高電壓，邏輯(ji) 0 對(dui)應低電壓。要(yao)構(gou)建壹個(ge)簡(jian)單的或(huo)門，您(nin)可以(yi)使用兩個帶開(kai)關(guan)的二極管(guan)。當(dang)兩個(ge)開關(guan)都打(da)開時，二極(ji)管(guan)反向(xiang)偏置，輸(shu)出(chu)電壓為(wei)零(ling)。當(dang)壹個(ge)開關(guan)閉合(he)時，壹個(ge)二極(ji)管(guan)變為(wei)正向(xiang)偏置，輸(shu)出(chu)電壓會很高。

 反向(xiang)電(dian)流(liu)保(bao)護(hu)電路中的二極管(guan)

二極(ji)管(guan)可以(yi)保(bao)護(hu)電路免(mian)受直(zhi)流電(dian)源反極性(xing)的影響。當(dang)直流(liu)電源(yuan)連(lian)接(jie)不正確(que)時，會(hui)發(fa)生(sheng)反(fan)極(ji)性(xing)，大(da)量(liang)電(dian)流(liu)可能(neng)流(liu)入(ru)電(dian)路並(bing)造成(cheng)損壞(huai)。輸(shu)入(ru)兩側的阻塞(sai)二極(ji)管(guan)可以(yi)幫助避免(mian)這(zhe)個問(wen)題，因為(wei)它與(yu)負(fu)載(zai)串(chuan)聯時會(hui)阻(zu)塞(sai)電流(liu)供應。二(er)極管(guan)將被(bei)正向(xiang)偏置以(yi)實現正確(que)的連(lian)接(jie)，並(bing)為(wei)錯(cuo)誤的鏈(lian)接(jie)反(fan)向(xiang)偏置。

電(dian)壓倍增(zeng)器中的二極管(guan)

當(dang)您在整(zheng)流(liu)電(dian)路中級聯(lian)多個二(er)極(ji)管(guan)時，您(nin)可以(yi)獲(huo)得等(deng)於(yu)所(suo)施加(jia)輸入(ru)電壓值乘(cheng)以(yi)所(suo)用乘(cheng)法(fa)器數(shu)量(liang)的輸出直(zhi)流(liu)電(dian)壓。

V out = V in * 乘(cheng)數(shu)

這(zhe)些電路可以(yi)是(shi)電(dian)壓倍增(zeng)器和(he)倍增(zeng)器。通(tong)過將電(dian)容器組(zu)合(he)到(dao)課(ke)程中，您(nin)可以(yi)獲(huo)得奇數(shu)或(huo)偶(ou)數(shu)的輸入電(dian)壓作為(wei)輸(shu)出(chu)。

半導體設計(ji)晶體管(guan)

晶體管(guan)是(shi)許多(duo)現代小工具和(he)電子設(she)備(bei)的先驅。它們(men)使(shi)信號(hao)放大(da)和(he)開關(guan)電路成(cheng)為(wei)可能(neng)，使(shi)它們(men)成(cheng)為(wei)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的重要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。 

每個晶體管(guan)由三個基本部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)，稱為(wei)發(fa)射(she)極、基極和(he)集電極(ji)。壹些(xie)晶體管(guan)也可能(neng)有壹個(ge)額外(wai)的基板用於(yu)與(yu)電(dian)路連(lian)接(jie)。 

我們(men)根(gen)據(ju)晶體管(guan)所(suo)涉及的結構、材料或(huo)機制(zhi)進(jin)壹步(bu)分(fen)類。

1. 雙極結型晶體管(guan)（NPN 和(he) PNP）

2. 場效應晶體管(guan)（JFET 和(he) MOSFET）

應用

晶體管(guan)在電(dian)路中用作開關(guan)和(he)放大(da)器以(yi)控制(zhi)電流的流動。

 雙(shuang)極(ji)結(jie)型晶體管(guan)

通常(chang)被(bei)稱為(wei)結(jie)型晶體管(guan)，BJT 可以(yi)根據配置進(jin)壹步(bu)區分(fen)。

1. 在 NPN 電(dian)路中，配置為(wei) CBE（Collector, Base, and Emitter）。

2.在PNP的情況(kuang)下(xia)，是(shi)EBC。

對(dui)於(yu) NPN，將兩(liang)層 N 摻(chan)雜(za)材料連(lian)接(jie)到(dao)中間(jian) P 摻(chan)雜(za)材料。在這(zhe)種情況(kuang)下(xia)，電(dian)子(zi)從(cong)發(fa)射(she)器進(jin)入(ru)基極，底(di)部(bu)控制(zhi)發(fa)射(she)器可以(yi)發(fa)射(she)的電子數(shu)量(liang)。

在 PNP 電(dian)路的情況(kuang)下(xia)，配置與(yu) NPN 相反(fan)。兩端有兩個(ge) P 摻雜(za)材料，壹個(ge) N 摻雜(za)材料作為(wei)基極。基極仍(reng)然(ran)控制(zhi)相反(fan)方(fang)向(xiang)的電流，但是(shi)。

場(chang)效應晶體管(guan)

FET 晶體管(guan)的工作原理與(yu) BJT 略(lve)有不同(tong)。它們(men)由(you)引腳組(zu)成(cheng)，分(fen)為(wei)柵極、源(yuan)極(ji)和(he)漏極(ji)三部(bu)分(fen)。

結型 FET 是(shi) FET 的更簡(jian)單版(ban)本，用作開關(guan)、放大(da)器和(he)電阻器。它不需要(yao)偏置電(dian)流(liu)，僅在輸(shu)入(ru)電(dian)壓下工作(zuo)。它們(men)有兩種類(lei)型，P 通道和(he) N 通道。

1. P 溝道 JFET

電(dian)流(liu)是(shi)由(you)正電荷或(huo)空(kong)穴引起的。

2. N 溝道 JFET

在這(zhe)裏，電子導致電流(liu)流(liu)動(dong)。與(yu) P 溝道晶體管(guan)相比，這(zhe)些類型的晶體管(guan)更受(shou)歡(huan)迎。

3. MOSFET

MOSFET 代(dai)表金屬氧(yang)化(hua)物(wu)半導體場效應晶體管(guan)。它是(shi)芯(xin)片(pian)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)中大(da)多數(shu)低功耗(hao)電(dian)路中最常用的晶體管(guan)類型。顧名(ming)思(si)義，這(zhe)種半導體器件(jian)使用金屬柵極端(duan)子(zi)並(bing)具有四(si)個(ge)端子——漏極(ji)、源(yuan)極、柵極、主(zhu)體或(huo)襯底。

MOSFET 提(ti)供高輸入阻(zu)抗(kang)和(he)低輸出阻(zu)抗。

半導體設計(ji)運(yun)算(suan)放大(da)器

運(yun)算放大(da)器是(shi)用於(yu)制(zhi)造具有最少組(zu)件(jian)的高性(xing)能(neng)電(dian)路的模擬(ni)電(dian)路塊(kuai)。使用負反饋或(huo)正反饋系統(tong)，放大(da)器、電(dian)容器、濾波器等(deng)都可以(yi)使用這(zhe)些電路。

它們(men)是(shi)具有類似於(yu)直(zhi)流(liu)放大(da)器的特性(xing)的線性(xing)器件(jian)。

運算(suan)放大(da)器具有三個重要(yao)端(duan)子(zi)，反相輸(shu)入端、正午反相輸(shu)入端和(he)輸出端(duan)，輸(shu)出(chu)端可以(yi)吸收或(huo)提供電流和(he)電壓。  

應用

1. 比較信號(hao)

運(yun)算放大(da)器可以(yi)將施加(jia)在壹個(ge)輸入(ru)端的電壓與(yu)另(ling)壹輸(shu)入端(duan)的電壓進(jin)行(xing)比較。輸(shu)入(ru)中的電壓差會導(dao)致運算放大(da)器飽(bao)和(he)，如果兩個(ge)輸入(ru)電(dian)壓的幅度相同(tong)，則輸(shu)出電壓將為(wei)零(ling)伏(fu)。 

2. 緩(huan)沖(chong)信號(hao)

配置有負反(fan)饋配置的運算放大(da)器充(chong)當(dang)單位增(zeng)益緩(huan)沖(chong)放大(da)器。它具有高輸入阻(zu)抗(kang)以(yi)避免(mian)信號(hao)源(yuan)負載(zai)問(wen)題、低輸出阻(zu)抗和(he)高電流增(zeng)益。 

3. 提(ti)供雙電壓

雙電源(yuan)運(yun)算(suan)放大(da)器可以(yi)接收兩(liang)種不同(tong)的電壓，正電壓和(he)負電壓。同(tong)相端(duan)接收正電壓，反相端(duan)接收負(fu)電(dian)壓，而不是(shi)像(xiang)單(dan)電源模式(shi)那樣接(jie)地。 

雙電(dian)源(yuan)運放更適(shi)合(he)交流信號(hao)，可以(yi)在更(geng)高的電壓電平下(xia)工(gong)作。  

4. 放大(da)信號(hao)

運(yun)算放大(da)器可以(yi)根據其同(tong)相和(he)反相輸(shu)入端子(zi)中的電壓放大(da)輸入(ru)信號(hao)。 

5. 過(guo)濾信號(hao)

單(dan)個運(yun)算(suan)放大(da)器可以(yi)提供壹、二(er)或(huo)三極濾波器。不同(tong)的變體可以(yi)使用運算放大(da)器對(dui)電(dian)路進(jin)行(xing)濾波。他們(men)之(zhi)中有壹些(xie)是(shi)：

1. 低通濾波器

2. 高通濾波器

3. 帶(dai)通濾波器

4. 陷(xian)波濾波器

5. 求(qiu)和(he)信號(hao)

混音(yin)電(dian)路等(deng)需(xu)要(yao)使(shi)用運算放大(da)器來(lai)對(dui)施加(jia)的電壓求和(he)。反相放大(da)器電(dian)路的虛地求和(he)點有助於(yu)對(dui)音(yin)頻(pin)輸入求(qiu)和(he)。 

半導體器件(jian)電阻(zu)

在電(dian)氣(qi)過(guo)程中，我(wo)們(men)需(xu)要(yao)電(dian)阻(zu)器來(lai)控制(zhi)電子流(liu)並(bing)調(tiao)整給定電壓的電流水(shui)平。電(dian)阻(zu)器有助於(yu)實(shi)現(xian)這(zhe)壹點。電阻(zu)器提(ti)供的電阻越高，電流越小。 

應用

1. 晶體管(guan)和(he) LED

電阻器允許適(shi)量(liang)的電流通(tong)過(guo)電(dian)路，從(cong)而幫(bang)助保(bao)護(hu)敏感的半導體器件(jian)，如晶體管(guan)和(he) LED。 

2. 時間和(he)頻(pin)率(lv)

電阻器，當(dang)連(lian)接(jie)到(dao)電容器時(shi)，可以(yi)提供壹個(ge)時間(jian)控制(zhi)的電路裝(zhuang)置。它有助於(yu)設(she)計(ji)用於(yu)閃光(guang)燈和(he)警報(bao)器的課(ke)程。

3. 分(fen)壓器

在串(chuan)聯(lian)電(dian)路中連(lian)接(jie)菊花鏈(lian)電(dian)阻(zu)器時(shi)，您可以(yi)根據電阻(zu)器的電阻值(zhi)獲(huo)得所(suo)需的壓降(jiang)。產生(sheng)的電壓是(shi)電(dian)路中每個電阻器貢獻(xian)的電阻的壹部(bu)分(fen)。 

4. 加(jia)熱(re)電阻(zu)

電(dian)阻器用於(yu)烤(kao)面(mian)包機、電(dian)爐(lu)和(he)加(jia)熱(re)器等(deng)電(dian)器中，將電(dian)能(neng)轉換為(wei)熱(re)能(neng)。 

半導體設計(ji)電(dian)容器

電(dian)容器是(shi)所(suo)有電子(zi)電路的重要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。它們(men)可以(yi)被(bei)電(dian)流(liu)充電並(bing)可以(yi)壹次(ci)全(quan)部(bu)放電。   

應用

1. Timing

通過操(cao)縱充(chong)電(dian)和(he)放電時(shi)間間(jian)隔(ge)，電容器可以(yi)使用時間相關(guan)的電路，如 LED、揚(yang)聲器系統(tong)、警(jing)報(bao)和(he)發(fa)出周(zhou)期性(xing)嗶(bi)嗶(bi)聲的課(ke)程。

2.平滑

使用電容器和(he)許多(duo)家(jia)用電器可以(yi)平滑交流輸入(ru)電(dian)流以(yi)產生(sheng)直(zhi)流(liu)輸出(chu)。

3. 耦(ou)合(he)

電容耦合(he)是(shi)壹種機制(zhi)，它可以(yi)阻止直(zhi)流電，同(tong)時讓(rang)交流(liu)電單獨通過電(dian)路。揚(yang)聲器使(shi)用電容來(lai)實(shi)現這(zhe)種機制(zhi)，我(wo)們(men)可以(yi)避免(mian)直流(liu)電造成(cheng)的任何損(sun)壞(huai)。

4. 調(tiao)音(yin)

可變電容器在無(wu)線(xian)電系統(tong)中用於(yu)調(tiao)諧(xie)電路。它是(shi)通(tong)過(guo)將 LC 振蕩器連(lian)接(jie)到(dao)可變電容器來(lai)完(wan)成(cheng)的。

5. 儲能(neng)

電(dian)容器可以(yi)儲存能(neng)量(liang)並(bing)立(li)即(ji)釋(shi)放能(neng)量(liang)，這(zhe)在需(xu)要(yao)突(tu)然(ran)閃光(guang)的相機電(dian)路等(deng)應用中得到(dao)了使(shi)用。

半導體器件(jian)電感器

電(dian)感器是(shi)無(wu)源(yuan)電子電路，當(dang)電流(liu)流過(guo)它時(shi)，它會(hui)將能(neng)量(liang)存(cun)儲(chu)在磁(ci)場(chang)中。圍(wei)繞(rao)中心(xin)磁(ci)芯纏繞(rao)的線圈(quan)絕(jue)緣線構成(cheng)電感器，它通(tong)常(chang)是(shi)電(dian)路中最大(da)的元(yuan)件(jian)。

應用

1. 過濾器

電(dian)感器可充當(dang)低通濾波器，當(dang)與(yu)電(dian)容器和(he)電阻器結(jie)合(he)使用時，它們(men)可用於(yu)在電(dian)路中創(chuang)建高級濾波器。 

2. 傳(chuan)感器

電(dian)感器可以(yi)感應磁(ci)場和(he)導磁材料，而不必與(yu)所(suo)述(shu)材料進(jin)行(xing)物(wu)理接(jie)觸。這(zhe)使它們(men)非(fei)常(chang)適(shi)合(he)用作交通燈(deng)和(he)類似應用中的傳感器。 

3. 變(bian)形金剛

當(dang)具有相同(tong)磁路的電感器組(zu)合(he)在壹起時(shi)，就(jiu)可以(yi)構成(cheng)壹個(ge)變壓器。變(bian)壓器是(shi)電(dian)網(wang)和(he)電源的重要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。

4. 馬達

感應電(dian)機在磁(ci)力的幫助下幫(bang)助將電(dian)能(neng)更(geng)有效地轉換為(wei)機械(xie)能(neng)。我(wo)們(men)可以(yi)使用交流輸入(ru)的感應電(dian)機來(lai)產(chan)生(sheng)旋(xuan)轉磁場(chang)。感應電(dian)機也不需要(yao)轉子和(he)機器之(zhi)間的電接觸，使(shi)其成(cheng)為(wei)更(geng)安(an)全(quan)可靠的選擇。 

5. 儲能(neng)

只要(yao)電(dian)感器通(tong)電，它們(men)就(jiu)可以(yi)在磁(ci)場(chang)中儲(chu)存(cun)能(neng)量(liang)。開(kai)關(guan)模式(shi)電源(yuan)可以(yi)使用它們(men)，例(li)如在個(ge)人(ren)計(ji)算(suan)機中使(shi)用的那些。

6. 音(yin)頻(pin)均(jun)衡(heng)器

音(yin)頻(pin)均(jun)衡(heng)器是(shi)有助於(yu)音(yin)樂(le)制(zhi)作(zuo)的特殊類(lei)型的電子設(she)備(bei)。它們(men)用於(yu)增(zeng)強或(huo)削(xue)減某(mou)些頻(pin)率(lv)以(yi)創(chuang)建所(suo)需的聲音(yin)效果。 

有不同(tong)類型的均(jun)衡(heng)器可用，最常見的是(shi)。

1.擱(ge)架均(jun)衡(heng)器

2.圖形(xing)均(jun)衡(heng)器

3. 參(can)數(shu)均(jun)衡(heng)器

概(gai)括

本文是(shi)對(dui)半導體及其可以(yi)制造的所(suo)有設備(bei)的基本概(gai)述(shu)。

您(nin)有任何(he)疑(yi)問(wen)嗎(ma)？請(qing)在下(xia)面(mian)的評論中告(gao)訴我(wo)們(men)。如果您需(xu)要(yao)半導體器件(jian)的服務，您(nin)可以(yi)聯系我(wo)們(men)。潤(run)澤五洲(zhou)PCB擁(yong)有十(shi)多年(nian)的電路板(ban)制造經驗(yan)。我(wo)們(men)可以(yi)壹起討(tao)論，學(xue)習(xi)電子(zi)學。