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樓主: LhUpBJT
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對 電子技術基本概念 的感悟

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41#
ID:1065084 發表于 2025-1-3 16:06 | 只看該作者
有一種文字流過大腦,但毫無知識流過的感覺。太高深了,是真不懂,我愿稱之為文字泥石流。

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LhUpBJT + 5 那干脆別回帖唄

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42#
ID:1100060 發表于 2025-1-4 02:46 | 只看該作者

增益型有源器件,最簡單的自然是三極管,
除外先前講過的 jFET,其他都是勢壘型的,基本結構中的核心部份,就像乒乓球拍那樣,
板子就是基區 (連引腳),兩面的膠貼就相當于集電結與發射結,BJT如是,MOSFET其實也差不離,分別在于基區跟引腳的連線方式,而連線方式的分別,注定了驅動手段不會一樣,
而讓我感到饒有興味的,就是MOSFET的那個「溝道」,同具「溝道」之名,但它跟 jFET 中的不是一個概念,MOSFET的溝道並非與生俱來,而且是跨接于兩個物理結面的,那就跟天體物理學的「蟲洞」有點像,
關鍵是,MOSFET當溝道生成時,漏源壓降可低至比BJT的飽和壓降還小,換言之,兩個PN結的勢壘都被溝道「破壞」了,BJT的飽和壓降也是比PN結的正向壓降更小的,我懷疑就是這「溝道」干的好事,這「溝道」的成份就是 Ie 。
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43#
ID:1100060 發表于 2025-1-5 11:39 | 只看該作者

不論是電氣連系還是場效應,反偏結的疏通,都是勢壘型有源器導電的關鍵,
曾幾何時,我還真的以為那個集電結的狀態是擊穿的,可不對啊,集電結一旦擊穿了就不再受基極控制,那還怎樣放大呢,
后來才知道,勢壘型有源器件真的是有擊穿這用法的,DIAC就是,如果把射極開路,只用集電結,那就等同于穩壓管的用法了,
但在BJT中,集電結的狀態卻像可調電阻那樣可隨意控制 (跟基極電流成比例),基極電路一斷,管子就完全不開通了,這意味著,BJT集電結的傳導方式跟DIAC絕不一樣。
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44#
ID:1100060 發表于 2025-1-6 02:04 | 只看該作者


BC547,是貨真價實的BJT,但在此電路中應該以「DIAC」視之,
當穩壓管作穩壓或基準之用時,是以擊穿的模式運行的,擊穿時,電子空穴對就像碳酸飲料開瓶瞬間的泡泡那樣,從空乏區冒出,然后背道而馳,
串聯電阻的作用是限制進入穩壓管里頭 (而非負載) 的電流,空穴,是NPN型BJT開闔的關鍵載流子,DIAC開通的鑰匙,就是「穩壓管」電流中的空穴。
BC547是BJT,從基極輸入訊號才是BJT的正規用法,訊號所搭載的空穴,是從基極端子直接往基區里灌,不經過集電結,由于集電結沒擊穿,功率源(Vcc)自然也就無法把空穴捅進發射結去,所以,Vcc的變化對 Ic 影響甚微,
但無論DIAC抑或BJT,有一點是共通的,就是 Ie,當Ie步進基區,它的身份就變成集電結的 漂移電流,這就是跟 穩壓管(擊穿)電流 在成份上的區別,亦是 漂移跟擊穿 在行為本質上的區別。
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45#
ID:1100060 發表于 2025-1-6 03:09 | 只看該作者


它是甚么?!
它是個在集電極端子敷設了P外延層的NPN型BJT,
P外延層的作用,是 Ib 的取代與接續,沒有那P,「Ib」就無法從Vcc進來,不過即使如此,P外延層的空穴至少能在集電區塊營造 電導調制效應,使BJT的通態電阻大大減小 (雖然對勢壘造成的飽和壓降無效),
通過集電結的,就是來自兩個發射極的漂移電流,如果不從G端輸入 Ib,你可以在Vcc上疊加凸波,這樣,集電結就會像穩壓管那樣擊穿,電子空穴背道而馳,兩個發射結同時得到 Ib,這就是 肖克萊二極管 的原理,這電壓,不叫擊穿,而是稱之為 轉折(Uʙᴏ)。
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46#
ID:1100060 發表于 2025-1-7 10:44 | 只看該作者

同樣是擊穿,PN結跟絕緣體有著質的差異,
絕緣體的擊穿,就像用鐵榔頭敲碎玻璃那樣,是化學鍵的斷裂,一旦擊穿就無可救藥,輕則皸裂或焦煳,重者會散架或焚燒,
PN結的擊穿,觀感上近似于復合的逆過程,跟絕緣體不同,載流子不是結構性束縛,當PN結反偏足夠高時可以「滑脫」,如果限流,PN結就像普通電阻那樣不會損壞,
隧穿效應跟隧道效應也是不一樣,隧道效應建基于PN結正偏時的能級關系,隧穿效應則有絕緣隧穿及深反偏隧穿兩種,當絕緣物只有單原子厚度時,成鍵電子可被導體中的自由電子就地替換,而在深反偏的PN結中,N導帶跟P價帶已呈「對接」之貌,N材電子就逕向P區價帶跑,P材空穴也直接往N區導帶奔,兩家都省得「上竄下跳」了。
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47#
ID:1100060 發表于 2025-1-12 10:56 | 只看該作者


光伏及擊穿,都可視之為 復合的逆過程,
但是,復合 跟光伏與擊穿, 不光是進程的方向相反,背景狀態也不一樣,
復合的工況,是正偏,光伏是零偏,擊穿則是反偏,光伏的能源是外來的,擊穿消耗的是電路里頭的能量,
漂移的載流子是 客席載流子,須借外延層才能引入,客席載流子 不受反偏PN結的空乏區阻礙,能漂不能漂,只取決于反偏PN結是否處于外延層的「射程」范圍,
而穿通的成因,則是因空乏區的過度擴張,致使跟 端子、外延層或其他空乏區 碰觸,當耗盡層融通,耐壓 (反向阻斷能力) 即告徹底喪失,空乏區的擴張是需要力氣的,所以,穿通只能在尚未擊穿的狀態下才允許發生。
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48#
ID:1100060 發表于 2025-1-18 11:01 | 只看該作者

右邊這貨,其實就是 肖克萊二極管 的原理性結構示意圖及正向轉折后的實際情況,
如果集電結的摻雜足夠重,這只肖克萊二極管就會變成 高壓硅堆,金屬如果作為芯片的引線,就必須歐姆接觸,半導體之間究竟能否實現歐姆接觸我不曉得,但讓反向阻斷能力全失是可以的,不過,摻雜還是不要重得搞出個隧道效應來為妙!
亮綠色的那根線,代表的是 PN結的物理結面,可以見到,這PN結已非原理層級,而是有實際結構的范兒,結面區是輕摻雜,端子區則是重摻雜,為甚么要這樣玩呢,因為,在足以成結的前提條件下,摻雜愈輕,耐壓愈高,但實體電阻也愈大,耗盡層的脹幅也愈大,為免穿通的發生,端子得距離結區足夠遠,PN結才能安全地施展二極管的效能,重摻雜的外延層只能減小端子段的電阻,但真能增加端子跟結區的等效距離嗎?!  
那根綠線代表的,其實不僅止于物理結面,而可以是 本征層或量子阱,光伏電池及發光二極管就需要 量子阱與復合中心,給載流子提供 集中的復合或拆分之處,並且規劃吸收或發放的額定光譜; 而作為射頻開關或調制用的二極體,或超高耐壓BJT的集電結,則此綠線就是本征層 (I區),這樣的結構就是 PIN二極管,此 I 層並非作為隧穿層 而是提高PN結反向耐壓的助力,所以不能太薄。
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49#
ID:1100060 發表于 2025-1-21 12:12 | 只看該作者


主流對二極管的詮釋,往往讓人們在學習BJT原理時卡殼,而關于BJT原理的科普,似乎沒有一個真的到位,
載流子的漂移,是 BJT、SCR及肖克萊二極管 的原理所在,漂移這行為,機器或水利系統其實不能準確地闡述,所以,那些廣受好評的科普,于我仍不甚滿意,
直至某天,中國科學院 謝孟賢 教授的博客被搜索引擎搜獲,院士,可是大神中的佼佼者,他們的著書立說,吃瓜群眾難以理解正常不過,但我發覺,謝老師的文章竟然出奇的好懂,擴散長度,就是漂移能否成功的關鍵!!
雖然一切就此豁然開朗,但是,載流子這東西畢竟是抽像之物,如何透過日常生活事例來描述,卻總是找不到合適例子,直到有天見到這貨,它噴出的水是直接用來喝,不是給你漱口洗臉的,咀巴沒觸到水柱,就喝不到,湊得太近了就會嗆著或被噴個滿臉,水柱剛好抵著牙齒或舌尖,就是最適距離,擴散長度跟漂移的關系相類于此,集電結剛好處于發射結的「射程」范圍,Ie就能「射」進集電結,穿越物理結面變身為 Ic 。

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lei848200 + 5 很給力!

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50#
ID:1100060 發表于 2025-1-23 01:16 | 只看該作者

科書與那些能在新華書店或圖書館讀到的課外書,對于BJT的解說,都僅止于
Ie 只有少量從基極流走,絕大部份進入基區耗盡層被電場「加速」,拉扯進入集電極成為 Ic 這樣,
這樣的過境方式就是漂移,在電子技術中混搭半導體物理,本來沒甚不妥,但問題在于,跟二極管單向電導性的闡釋缺乏圓滿的過渡。
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51#
ID:1100060 發表于 2025-2-2 02:02 | 只看該作者

BJT的基區為何需要這么薄,大家現在明白了吧,就是要確保集電結身處發射結的 射程范圍,
但是,基區乃集射二結的公共區域,太薄了,兩結靠近得過份,就有穿通的風險,MOSFET則永遠不會有此問題,
MOSFET的結構,實際上跟BJT相若,MOSFET的溝道,實際上就是BJT的基區所在,此溝道透過場效應建立,無需依賴射極,那就不受〖擴散長度〗的制肘。
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52#
ID:1100060 發表于 2025-2-6 13:26 | 只看該作者


三極管的增益,有三層,
第一層,是〖耐壓/輸入沖程〗,沖程的上止點就是運力(電流)的極限,
第二層,是〖hoe/rbe〗,hoe其實就是集電極的輸出阻抗,也反映恒流的能力,rbe是發射結正偏時的動態電阻,
第三層,是直流電流放大倍數β,這通常是三層中最低的,有些管子的β值連10都不到,hfe是交流電流放大率〖ΔIc/ΔIb〗,hfe有定不代表β處處相同,就如圖右所示。
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53#
ID:1100060 發表于 2025-3-4 02:04 | 只看該作者
LhUpBJT 發表于 2025-1-5 11:39
不論是電氣連系還是場效應,反偏結的疏通,都是勢壘型有源器導電的關鍵,
曾幾何時,我還真的以為那個集 ...


肖克萊二極管,可視之為添加了P外延層的N型DIAC,
兩者的啟動機制,都是利用集電結的擊穿給出「Ib」,但穩態維持的機制不一樣,
隨著肖克萊二極管的開通,P外延層替代集電結提供「Ib」,DIAC沒有外延層,集電結擊穿狀態的維持,建基于BVceo跟 Ic 的關系,
所以,整個肖克萊二極管的通態壓降可低比一個PN結還小,DIAC則永遠做不到,倘若沒有〖漂移〗機制,BJT,IGBT與可控硅這些有源器件就不復存在。
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54#
ID:1100060 發表于 2025-4-14 18:09 | 只看該作者


這才是PN結位點的完整資訊,一圖盡錄,
這樣的圖,竟然搜不到,而且,定義紛亂,
正偏區的四個點,其實都是Vғ,不過,矽PN結的0.7V似乎是建基于BJT飽和時的發射結壓降Vbe,
你把Vᴛʜ或Vғᴋ標注成Vғ可以,但0.7V就不對,一般的矽二極管,Vᴛʜ是0.4⁺V,而0.7V是屬于線性區的,個別VDmax可達0.9⁺V,而快恢復二極管的Vᴅ較大,超過1V,
Vʀᴍ是PN結保持反向阻斷狀態的極限,亦就是整流二極管及有源器件的耐壓,超過Vʀᴍ的都可算是Vʙʀ,把Vʀᴍ或VZmin標注成Vʙʀ的也有,Vz就是穩壓管工作區的慣常名稱,
注意,有源器件的漂移電流,屬于反向飽和電流,運行場景是低于Vʀᴍ的區域中,漂移電流可跟Iғ一樣大,穩壓管的 Iz 不行,穩壓管功耗耐量正反向相等,跟電阻一樣,假設Vz是Vᴅ的一百倍,則Iz最大只許達Iᴅ的1%。
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55#
ID:619259 發表于 2025-4-15 08:38 | 只看該作者
很好的學習資料,另辟蹊徑說電
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