三极管与MOS管工作状态图解分享

三极管与MOS共享管理工作状态图

三极管的三个工作状态

电子元件基础—BJT管

三极管工作状态：众所周知，三极管是电流控制元件，三极管工作处于放大状态Ic=βIb如何理解三极管的放大模型？在这里，我们抛开三极管内部的空穴和电子运动，或者只谈应用而不谈原理，希望初学者能通过以下图片对三极管有一个形象的理解。

三极管是一个以b(基极)电流Ib 来驱动流过ce 的电流Ic 其工作原理与可控阀非常相似。

左细管中的蓝色小水流冲动杠杆打开了大水管的阀门，允许更大的红色水流通过阀门。当蓝色水流越大时，大管中的红色水流就越大。

若放大倍数为100，则当蓝色小水流为1时 公斤/小时，然后允许大管流过100公斤/小时的水。三极管的原理与此相同，放大倍数为100 时，当Ib(基极电流)为1mA 时，就允许100mA 的电流通过Ice。

在解释了这个图像之后，让我们来看看单片机中常用的电路

让我们分析一下这个电路。如果它的放大倍数是100，我们将忽略基极电压。基极电流为10V/10K=1mA，集电极电流应为100mA。这是欧姆定律Rc上部电压为0.1A×50Ω=5V。那么剩下的5V 吃三极管c、e 极上了。

现在现在让我们走Rb 为1K，然后基极电流是10V/1K=10mA，按放大倍数100计算，Ic就是不是就为1000mA 也就是1A那呢？假如真的是1安，那么Rc上的电压为1A×50Ω=50V。50V!超过电源电压，三极管变成发电机吗？事实并非如此。见下图：

当控制电流为10时，我们仍然用水管中的流水来比较电流mA 当主水管上的阀门打开时，可以流过1A 电流，但不能有1A 电流流过？

不，因为上面有一个电阻，相当于一个固定开度的阀门。它串在主水管上。当下面可控阀的开度大于上面固定电阻的开度时，水流不会增加，而是通过上面固定阀的开度。因此，下面的三极管再次打开开度是没有用的。

因此，我们可以计算固定电阻的最大电流10V/50Ω=0.2A也就是200mA。也就是说，当电路中的三极管基极电流增加时，集电极的电流也会增加Ib 增大到2mA 集电极电流增加到200mA。

当基极电流再次增加时，集电极电流不再增加，就在200mA 不动。此时，上述电阻为起限流。

三极管的工作状态：上述三极管处于放大状态。如果要用作开关设备？毫无疑问，三极管必须进入饱和导通和截止状态。在图4所示的电路中，我们从Q 基极注入电流Ib，然后会有电流流入集电极，大小关系如下:Ic=βIb 。

而至于BJT 发射结电压Vbe，我们说这并不重要，因为只要Ib 当存在且为正值时，结电压必须存在并基本恒定(约0.5～1.2V，一般管道取0.7V 左右)，也就是我们所说的发射结正偏。

既然Ube 如果是固定的，那么，BJT 当基极驱动信号为电压信号时，必须在基极串联限流电阻，如图5所示。此时，基极电流为Ib=(Ui-Ube)/Rb。省略一般情况Rb不允许，因为在这种情况下Ib 会变大，导致前电路或BJT的损坏。

接下来，我们将进入我们最关心的问题：Rb 如何选取。前面说到过Ic=βIb，为了使晶体管饱和，我们必须增加它Ib，从而使Ic 增大，Rc 上压降增加，直到Rc 几乎所有的电源电压都源电压。此时，Uce 变小，约0.2～0.3V(大功率BJT，这个值可能达到2~3V)，我们称之为饱和压降Uce(sat)。

当我们达到饱和时，我们忽略了它Uce(sat)，那么就有IcRL=βIbRL=Vcc。也就是说，只要保证Ib≥Ic/β或Ib≥Vcc/(βRL)晶体管可以进入饱和状态。让我们一组数据：Vcc=5V，β=200，RL=100Ω。

那么要求Ib≥5/(200×100)A=0.25mA。如果Ui=5V，那么取Rb≤(Ui-Ube)/Ib≈(5-0.7)/0.25kΩ=17.2kΩ就能满足要求了。但是，实际上，对于这种情况，如果取一个10kΩ上述电阻可能导致上述电阻BJT 不能进入饱和状态。

为什么？因为我们的设备不理想，我们来看下图

这是我们常用的小信号BJT，型号为MMBT3904 DC电压增益曲线。从图中可以看出，BJT 共射极直流电压增益hfe(也就是说，在一般意义上β)不仅是温度函数，还与集电极电流有关。在一定的集电极电流范围内，hfe 当集电极电流大于一定值时，基本为常数；hfe 急剧下降。

我们在使用BJT 在大多数情况下，它被用作驱动外部负载的开关LED、继电器等，这些负载电流一般较大，此时hFe 它已经下降到远小于我们计算时使用的值。

例如前面的例子，如果是这样的话BJT 为MMbT3904，集电极电流达到近50mA，此时的β(或hFe)只要1000就已经下降了 左右，计算基极电阻时使用β也应该取100 而不是200。

在实际应用中，Ib 并不是越大越好，因为Ib 对外电路没有实质性影响，只是维护BJT 可靠导通的必要条件。Ib 驱动部件损耗越大，从而降低电路效率。Ib也会影响三极管的开关速率。

电子元件基础—MOS管

MOS管识别

我们知道MOS管有P沟道和N沟道之分，给出一个MOS您如何判断电路符号是N沟还是P沟？让我们来看看下图MOS管道电路符号。

MOS如何判断三个极？

它们是N沟还是P沟？

寄生二极管

在图1中，我们看到D极和S极之间有一个二极管，称为寄生二极管。MOS寄生二极管是怎么来的？它是由生产过程和大功率引起的MOS这种寄生二极管从硅片底部引出管漏极。

小功率MOS集成芯片中的管道MOS管道为平面结构，漏极的引出方向与硅片上方相同，即与源极相同。没有这个二极管。模拟电路书是关于小功率的MOS管道的结构，所以没有这个二极管。然而，寄生二极管存在于D极和衬底之间。如果是单晶管，衬底当然与S极相连，所以自然是DS两者之间有二极管。

如果在Ic里面，N—MOS衬底接最低电压，P—MOS衬底与最高电压连接，不一定与S极连接，因此DS寄生二极管之间不一定有。那么寄生二极管起什么作用呢？当电路产生大的瞬时反向电流时，可以通过二极管导出，以免击穿MOS管。(起到保护MOS管的作用)

寄生二极管方向判定

MOS管的应用

1、开关作用

我们笔记本主板上使用最多的电子设备是MOS管，可见MOS管道广泛应用于低功耗，MOS管道的应用是什么？让我们来看看下面的原理图

我相信你可以从图5中看到MOS管道在电路中的作用，以上MOS开关实现信号切换(高低电平切换)，然后MOS在电路中实现开关功能应满足哪些条件？MOS管接入电路哪个极接输入哪个极接输出(提示:寄生二极管是关键)MOS管道开关时电路连接。

为什么要这样接？反过来接行不行？那是不行的。拿走它。NMOS在管道方面，S极输入D极输出，因为寄生二极管直接导通，所以S极电压可以无条件到达D极，MOS管道失去了开关的功能，同样PMOS反过来，管道也失去了开关功能。

接下来谈谈MOS我们可以记住管道的开关条件，无论是P沟还是N沟，G与S极电压进行比较：

N沟道： UG>US时导通。 (简单认为)UG=US时截止。

P沟道： UG

但UG比US大(或小)多少伏MOS管道会饱和导通吗？这取决于具体情况MOS管，不同的MOS管道所需的压差不同。例如，用于信号切换的笔记本MOS管：N7002，2N7002e，2N7002K，2N7002D，FDV301N等。UG比US大3V---5V即可。

2、隔离作用

如果我们想线路上电流的单向流通，比如只让电流通过A->b，阻止由b->A，该怎么办？

但这种做法有一个缺点，二极管会产生压降，失去一些电压信号。MOS管道隔离可以在正向导通时控制非常合适的电压MOS管饱和导通，通过电流时几乎没有压降。让我们来看看防电源反接电路。

当电源反接时，当电路反接时NMOS管道的截止日期保护了负载。当电源正接时，由于电源正接。NMOS管导通压降相对较小，几乎没有电压损失，比在电源端加保险管，然后在负载中并联二极管的方案要好。

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