在模拟电子电路中,所做的一切电路设计所考量的参数无非就是电压和电流。因此对于模拟电子电路中的元件的伏安特性就有必要做深刻的理解。在这里介绍一下电容,电感,二极管,BJT,FET,MOS管的基本伏安特性,当然具体的熟练掌握还在于多多应用。

首先介绍一下现代电路的基本规律:首先电路的电压由直流变为交流,这可以使得电路具有更多的功能。其次电路中的元件结构更加复杂,已经不是基本的欧姆规律可以解释的清楚的了,通过大量的新元件的使用,使得电路中的电流电压相关性变得十分复杂。
1 电容电感:电容在电路中具有滞后的效应,电感则具有超前的作用。可以根据其公式推导得出。
伏安特性:电容和电感在电路中有两种连接方式——串联和并联。我们考察电容和电感的作用时可以将他们看做一个储能元件,其功用主要来自于它们的充电放电特性,通过数学模型的伏安特性曲线图可以简便的做一些计算。
功能:当电容串联在电路当中时,其主要用于耦合(就是能量的传递)。当其并联与负载两端时就可以为负载提供稳定的电压,即是所谓的滤波的作用。
2 二极管:二极管是PN结组成的简单电子元件,当PN结正偏时导通,PN结反偏时产生阻碍,其由内部的载流子的漂移和扩散运动实现电流的单项导通性。
伏安特性:根据数学模型,二极管的伏安特性可以分为理想特性,线性特性和等效围边模型特性,主要是为尽量吻合二极管的真实效果。
功能:二极管功能电路有很多,目前我所接触的有整流桥电路反馈保护电路。
3 BGT:俗称三极管,由两个PN结构成,由此分为NPN型和PNP型的元件。
伏安特性:集电极的电压影响了基极的电流和发射极的电流。
一:当集电极的电压一定时,基极的电流随着基极的电压改变而改变,然而一旦集电极的电压变大,是的发射极的载流子分配到集电极的就会加大,同时分配到基极的就会减少,因而基极的电流就会变小。
二: 当基极的电流恒定,集电极的电压增加到一定程度时,集电结几乎收集了全部来自发射结的载流子,因此电流就不再随电压的变化而变化。我们把集电极的电压可以影响集电极电流的部分成为饱和区。当基极的电流很小的时候,此时三极管几乎不到通,此部分我们叫做截止区。
功能: 由此可以看出,当集电极的电压足够大的情况下,输出电流会随着输入电流的改变而改变,具有放大作用。放大的信号时交流小信号。同时应注意,频率过快的小信号会对有可能使得放大效果失真(用常理推测一下,输入的频率过快导致集电极的电流改变跟不上速度所以就产生了失真)。
FET :FET是靠电场形成的导电沟道导电的,与BJT的输出电路特性相似,通过改变栅极电压的大小来控制位于源极和漏极之间的导电沟道的大小。
伏安特性:
功能: 用于放大电路的电流。
MOS管: 是FET的改进版,与FET的导电原理和规律都不大相同了。但是依然是通过栅源极电压所形成的导电沟道进行电路放大的。
伏安特性: 同上,不过部分特性有些偏差,当Ugs为负时会产生放大效应。
单结晶体管:一个PN结引出两个基极。
伏安特性:具有负阻特性。随着Rb1的电流的增长,Rb1的电阻变小,因此其伏安特性具有脱缰式增长的特点。
功能: 经常用来做震荡电路。E对C进行充电->当V的PN结电压超过其导通电压后,电容通过R1放电。
 
晶闸管:亦称可控硅,由 三个PN结构成一种大功率半导体器件。可用于整流,逆变,调压等电路,也作为无触点开关。
伏安特性: 正反馈特性。T2的基极电流->T1的集电极电流->T2的基极电流->T2的基极电流。这称为触发导通过程。导通后控制级失去作用。管子依靠内部的正反馈维持导通状态。导通后电压几乎全部加载在负载上,电压一般为0.6~1.2V,阳极电流Ia因型号不同可以到达几十~几千安。
集成电路:采用一定的工艺将电路元件集成在一个半导体基片上。
制作过程:基区窗口->扩散窗口->蒸铝。
对于电路的基本元件来说,要认清两个模型:1分流模型(加入基极电流后导通),2通道电场模型(制造电场后导通)。另外理解一个伏安特性:有些人会问,这些电路元件的电流是不是由PN结产生的?这样的理解并不尽如人意,其实我们可以把它看做一个脱缰式的伏安特性,当某个因素(电压或电流)到达某个值时,另一个因素脱缰式的增长。
总结: 通过对基本电路元件的学习掌握其分析方法,有些人可能会认为这些电子元件的特性太多难以记住,其实学习的重点在于掌握其分析方法。学习的时候抓住其结构图,原理不必照着书上的解释去理解 ,而是要发挥自己的分析能力,对各部分加上电压之后的电路参数变化做出自己的推断,这样可起到事半功倍的效果。

 

posted on 2014-05-14 01:19  archieve  阅读(821)  评论(0编辑  收藏  举报