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  • 学习模电知识的记录

    最近,在b站上搜一些以前没太理解清楚的概念,看一看视频讲解,发现像找到了宝一样。

    特别是国外制作的一些科普视频,通过动画展示,真的有一种恍然大悟的感觉。

    下面我对学到的东西做一个梳理。

    一、电子器件的发展

    总的来说:电子管 - 晶体管 - 集成电路

    战争很残忍,但从客观上说推动了科技的发展。

    二、二极管的原理

    在理解二极管原理之前,首先应了解如下几个知识点:

    1)物质由分子构成,分子由原子构成,原子由原子核与核外电子组成。

    原子核由质子和中子组成,质子带正电荷,中子不带电荷。

    核外电子是负电荷,负电荷数目与质子带的正电荷数目相等,一个原子呈现电中性。

    2)单个原子大都是不稳定的,通常核外会失去电子或得到电子从而达到稳定态,

    表现形式为与其他的原子结合构成分子。

    3)原子核质量比较大,一般不会移动,移动的都是核外电子。

    车子的移动构成车流,类似,电子的移动形成电流。

    要注意的是,电流的方向与电子移动的方向相反,电流的方向只是人为规定的。

    4)导体,半导体与绝缘体。

    像金属,金属原子核外最外圈一般都是一个或两个电子,这些电子容易脱离原子核的束缚。

    给金属加上电势,电子受到电场力,移动就形成了电流。所以金属是良好的导体。

    而对于一些物质,加上电势后,电子很难发生移动,这些物质就是绝缘体。

    像硅这类原子,核的最外层有4点电子,导电性能介于导体与绝缘体之间,称为半导体。

    5)掺杂

    给硅中加入磷(P)原子,磷外有5个电子,磷与硅结合稳定后,会有一个多余的电子,掺杂物质被称为N型半导体。

    但要注意的是,N型半导体还是电中性,因为质子电荷数与核外电荷数还是相等的。

    给硅中加入硼(B)原子,硼最外层有3个电子,硼与硅结合稳定后,会有一个空穴,掺杂物质被称为P型半导体。

    6)PN结

    P型半导体与N型半导体拼在一起,电荷将产生扩散运动。

    即N型半导体内的电子扩散到P型半导体内,P型半导体内的空穴也相对扩散到N型半导体内。

    与此同时,P型半导体带负电,N型半导体带正电,两半导体交界处形成一个电场,

    这个电场将会阻碍电荷的移动。

    此时,给两半导体两端加上一个电势,

    电势的方向若与电场的方向相同,阻碍作用只会增大,电荷不会产生移动,这种电势叫做反向电势;

    电势的方向若与电场的方向相反,但电势的电场强度大于原来的电场,电荷将会被吸引,形成电流,这种电势称为正向电势。

    二极管便是根据这种效应,形成单向导电性。

    三、三极管的原理

    三极管由三个半导体组成:N型半导体|P型半导体|N型半导体或P型半导体|N型半导体|P型半导体。

    这三块半导体分别有一个名称:集电极c,基极b与发射极e。

    对于一个三极管,三个极的掺杂浓度是不同的,发射极掺杂浓度高,基极掺杂浓度低而且比较薄,集电极掺杂浓度也低但体积大。

    集电极与基极之间形成一个结称为集电结,发射极与基极之间形成一个结称为发射结。

    给发射结加上正偏电压,给集电结加上反向电压,管子就导通了。

    四、MOS管的原理

    MOS管全称是MOSFET,即金属氧化物场效应晶体管。

    MOS管的三个级分别为:源极(S),漏极(D)与栅极(G)。

    栅极是一块导电极板,极板下面是一块金属氧化物,氧化物作为绝缘物质。

    拿N沟道MOS管为例,给栅极加上正电势,由于电场力的作用,栅极下面将聚集大量负电荷,相当于一个通道。

    漏极与源极都是N型半导体,在电势的作用下,电子便发生了移动,管子导通。

    五、三极管与MOS管的一些区别

    MOS管是电压型控制器件,BJT是电流型控制器件。

    MOS管导通时栅极没有电流,BJT导通时基极有电流。

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