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一文讲授芯片里面的100亿晶体管的样子(二)_晶闸管_沟道

雨夜梧桐 2024-12-05 16:58:51 0

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场效应管

场效应管(FET)是一种利用电场效应来掌握电流的半导体器件。
它有三个引脚:栅极(G)、漏极(D)和源极(S)。
栅极上的电压可以改变半导体中的导电沟道,从而影响漏极和源极之间的电流。

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场效应管有两大类:结型场效应管(JFET)和金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。
JFET是一种利用反向偏置结来形成栅极的FET。
它有两种类型:N沟道JFET和P沟道JFET,分别由N型半导体和P型半导体构成。
JFET的事情事理是利用栅极结上的反向偏置电压来掌握沟道的宽度,从而掌握沟道的电阻和电流。
JFET的特性是输入阻抗高,输出阻抗低,噪声小,功耗低,但是增益低,线性度差,失落真大。

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(图片来自网络侵删)

MOSFET是一种利用金属-氧化物-半导体构造来形成栅极的FET。
它有四种类型:增强型N沟道MOSFET、增强型P沟道MOSFET、耗尽型N沟道MOSFET和耗尽型P沟道MOSFET,分别由不同的掺杂办法和事情模式构成。
MOSFET的事情事理是利用栅极上的电压来改变沟道中载流子的浓度,从而掌握沟道的导通或截止。
MOSFET的特性是输入阻抗极高,输出阻抗低,增益高,线性度好,失落真小,但是噪声大,功耗高,随意马虎受静电破坏。

场效应管的紧张特点和上风是:

它是一种电压掌握器件,不须要输入电流就可以掌握输出电流。
它具有高输入阻抗和低输出阻抗,可以实现高效率和低损耗的放大或开关功能。
它具有较高的频率相应和温度稳定性,可以用于高速和高精度的旗子暗记处理或逻辑掌握。
它具有较小的体积和重量,可以实现大规模集成和微型化

场效应管的运用非常广泛,紧张有以下几个方面:

作为放大器,可以实现高增益、低噪声、高频率和低失落真的旗子暗记放大。
作为阻抗变换器,可以将高阻抗的旗子暗记源与低阻抗的负载匹配,提高旗子暗记传输的效率和质量。
作为可变电阻,可以根据栅极电压来调节沟道电阻,实现电路的调节和掌握。
作为恒流源,可以供应稳定的电流输出,用于偏置电路或参考电流。
作为电子开关,可以快速地切换沟道的导通或截止,用于开关电源或逻辑电路。

晶闸管

晶闸管(Thyristor)是晶体闸流管的简称,是一种具有四层交错P、N层的半导体器件。
它可以用小电流(电压)掌握大电流(电压),具有单引导电、高效率、低功耗、快速开关等特点,广泛运用于电力电子领域。

晶闸管的类型

晶闸管的类型很多,根据构造、事情事理和特性,可以分为以下几种:

单向晶闸管(SCR):是最基本和最常用的一种晶闸管,它有三个极:阳极、阴极和门极。
它只能在正向偏置时导通,且须要门极旗子暗记来触发导通。
它可以承受高电压和大电流,但不能自行关断,须要外部回路来割断电流。
双向晶闸管(TRIAC):是一种可以在正反两个方向导通的晶闸管,它有两个极:主极1和主极2,以及一个门极。
它可以用门极旗子暗记来掌握两个方向的导通,但不能自行关断,须要外部回路来割断电流。
可关断晶闸管(GTO):是一种可以自行关断的晶闸管,它有三个极:阳极、阴极和门极。
它只能在正向偏置时导通,且须要门极旗子暗记来触发导通。
它可以用反向的门极旗子暗记来割断电流,无需外部回路。
静态感应晶闸管(SIT):是一种没有门极的晶闸管,它有两个极:阳极和阴极。
它只能在正向偏置时导通,且须要高压或高温来触发导通。
它可以自行关断,但须要低压或低温来割断电流。
晶闸管的构造、事情事理和特性

晶闸管的构造、事情事理和特性与其类型有关,这里以单向晶闸管为例进行先容。

单向晶闸管的构造如图所示:

单向晶闸管由四层半导体材料组成:P-N-P-N。
个中P1层和N4层分别连接阳极和阴极,N2层连接门极。
P1-N2和P3-N4分别形成两个PN结:J1和J3。
N2-P3形成一个PN结:J2。

单向晶闸管的事情事理如下:

当阳极正向偏置时,J1和J3导通,J2反向偏置,晶闸管处于阻断状态。
此时,如果给门极加上一个正向的脉冲旗子暗记,就可以使J2导通,从而使晶闸管导通。
导通后,纵然去掉门极旗子暗记,晶闸管仍旧保持导通,直到主电路电流降到一定值(称为保持电流)以下,或者给阳极加上一个反向电压,才能使晶闸管关断。

单向晶闸管的特性如下:

单向晶闸管是一种单引导电的器件,只能在阳极正向偏置时事情。
单向晶闸管是一种半控型的器件,只能用门极旗子暗记来掌握其导通,不能用门极旗子暗记来掌握其关断。
单向晶闸管是一种高压大电流的器件,可以承受几千伏的电压和几千安的电流。
单向晶闸管是一种快速开关的器件,可以在微秒级的韶光内完成导通和关断。
晶闸管的紧张特点和上风

晶闸管的紧张特点和上风如下:

晶闸管具有高效率、低功耗、小体积、轻便、耐冲击、龟龄命等优点。
晶闸管可以用小电流(电压)掌握大电流(电压),实现对电力系统的灵巧调节和掌握。
晶闸管可以实现无触点、无火花、无噪音、无机器磨损的开关操作,提高了可靠性和安全性。
晶闸管可以实现对互换电的整流、调压、逆变、调频等功能,扩展了电力电子技能的运用范围。
总结

晶闸管是一种主要的电力电子器件,它具有四层交错P、N层的构造,可以用小电流(电压)掌握大电流(电压),具有单引导电、高效率、低功耗、快速开关等特点。
晶闸管根据构造、事情事理和特性,可以分为单向晶闸管、双向晶闸管、可关断晶闸管和静态感应晶闸管等类型。
晶闸管具有高效率、低功耗、小体积、轻便、耐冲击、龟龄命等优点,可以实现对电力系统的灵巧调节和掌握,以及对互换电的整流、调压、逆变、调频等功能,广泛运用于电力电子领域。

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