数电模电-MOS管和三极管

why？

电压控制电压源：即变压器，但是变压器只能处理高频信号，对于低频信号或者直流信号，就不管用了，
电流控制电压源：没有这种件
电流控制电流源：三极管
电压控制电流源：MOS管

三极管和MOS管

三极管

作用：放大信号/作为开关，在模拟电路中，使用到放大特性，在数字电路中，使用开关特性（饱和区和截止区）
目前放大特性应用场景已经很少了，开关特性在集成电路中也已经被MOS管取代了，只有在一些小电流小规模的嵌入式开发中作为开关管使用。至于目前的放大，都是由运放IC实现。
三个电极：E，C，B
三极管分为PNP型和NPN型，P和N是指硅参杂后形成的半导体

N型是硅与磷参杂，自带多余电子
P型是硅与硼参杂，自己缺电子，自带空穴

一个N一个P结合到一起就是二极管，当电子受力从N向P流动时就导通，反过来时就不导通，这种称为PN结

正向导通时也是有死区的，只有电压大于截止电压时才会导通

NPN型三极管：两个PN结的P区结合到一起，就形成了NPN型三极管，又称为P型三极管
在这里插入图片描述
其整体具体结构如下：

使用方法如下：

PNP与NPN基本上处处相反，使用时负责也是接在E下面而不是C上面

三极管的工作状态

理想状态下，应该一旦Ib有电流，Ic就应该是Ib的倍数，与电压无关【具体放大多少倍需要看三极管的技术手册】
在这里插入图片描述
但是实际上由于二极管正偏时也有截止电压，所以实际上的伏安特性如下所示，在Vc小于Vb时，工作在饱和区，这时的电压变化非常小，约等于截止状态，直到Vc大于Vb时，才会真正工作在放大区。

在这里插入图片描述
三种工作状态：
放大状态：Vb>Ve，Vc>Vb，C和E连通，Ic与Ib大致呈线性比例关系
饱和状态：Vb>Ve，Vc<Vb，C和E“约等于连通”，但Vce变化很小，从0到0.7V，
截止状态：Vb<Ve，整体都是断开的，Ic，Ib，Ie都为0

发正集反是放大
全正是饱和
全反是截止
正：指PN结正偏，Vp>Vn，反指PN结反偏，Vn>Vp
当Vb大于Ve的时候，BE之间可以看成一个二极管，Vbe为0.7V，或-0.7伏V

具体使用案例：
在这里插入图片描述
当控制电压Vb是由单片机输出时，如果使用的是开漏输出时，PNP控制需要加上拉电阻，NPN控制需要加下拉电阻，否则控制输入悬空时三极管状态不明确，有可能导致误开。

常见三极管的封装形式：
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MOS管

三个电极：G、S、D
当G和S之间存在一定电压差时，D和S连通，没有电压差时，D和S不连通
基础结构：
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NMOS可以等效为一个电压控制的电阻，电阻的大小随着Vgs的变化而变化

NMOS打开时的这个很小的电阻阻值，称为Rdson，也是选择NMOS的一个参数。
还有一个参数是Cgs，指在G和S之间的一个寄生电容的电容值，这是工艺导致的，无法避免，在给G加电压时，要先给这个电容充电，导致波形失真，当控制频率太高，高电平时间接近于爬升时间时，就会失真非常严重。一半Cgs和Rdson是成反比的。
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和P型三极管，N型三极管一样，除了N型MOS管，还有P型MOS管

使用方法：
P和N之间会形成耗尽层，使用时一般将S极源极和衬底连在一起
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耗尽区:在结内，由于电子和空穴成对复合，使得在结内几乎没有能导电的电子或空穴，因此称为耗尽区，其实就是结内的那片区域。
中性区:在结外的n和p区，由于电子或空穴浓度几乎没有被消耗，因此半导体表现为中性材料，称为中性区。
实际上，耗尽区并没有耗尽，还是有一点电子的，中性区也并不严格中性，整个半导体内的电子浓度是连续变化的，且为指数级的变化，导致远离结的区域电子浓度几乎没变化，而结内几乎没有，因此为了简化分析和计算，认为结内耗尽，结外中性。

整体使用电路如下：
在这里插入图片描述

工作状态：
当Vgs <Vgs(TH) 时，S和D之间不导通
当Vgs > Vgs(TH)时，S和D导通，电流随着Vds增大而增大
当Vds > Vgs - Vgs(TH)时，MOS管进入恒流区，Vds不增大，Vgs(TH)是选择MOS管时的一个重要参数
Vgs(TH)称为开启电压
输出特征曲线
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其实输出特征跟三极管差不多，所以他们用途也基本一致。
常见NMOS的封装：

二者区别和相同

MOS管是电压驱动的件
三极管是电流驱动的件
MOS管的优点：

省电
导通阻抗小，当连通时，三极管等效为一个二极管，MOS管等效为一个极小阻值的电阻
三极管的优势：
便宜，在电流较小的时候使用三极管很合适
耐高压，大电流

题外话，电源符号

VCC，VDD，VEE，VSS
目前的使用
VCC：主要是外部供电表示，3v，5v之类的
VDD：主要是内部供电表示，1.8v，3.3v之类的，一半用在芯片引脚上
VEE：与VCC配合使用，表示电源负极
VSS：公共连接，常用来表示电路的共同接地端

各自由来

参考：
b站up主工科男孙老师视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1Co4y1Q7rN/?spm_id_from=trigger_reload&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主爱上半导体视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1kvY/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主小鱼教你模电数电视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1UT41197Z6/?spm_id_from=333.999.0.0&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0
b站up主达尔闻视频：
https://www.bilibili.com/video/BV19x421S7R1/?spm_id_from=333.788&vd_source=6c5b6374d775b5360f7ff9add4fd2bb0

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