你需要知道的6个半导体器件的电子基础

半导体设计二极管

二极管是最简单的半导体器件形式，由两片不同的半导体材料组成，分别称为 P 和 N。它通常用于允许电流在一个方向流动并限制它在相反方向流动。

当 P 型和 N 材料融合时，就形成了 PN 函数。我们需要在洁净室的洁净环境中进行。当附着不同导电率的材料时，负电子被正电荷吸引并在结处形成一种边界。其他类似的电荷被排斥掉，导致在电子和正电荷流动平衡的交叉处形成耗尽区。

亚洲二极管的设计可以使其正向偏置或反向偏置。

半导体器件——正向偏置

如果我们将P侧连接到正向流动，则称为正向偏置，并且电流在电路中流动。

半导体器件——反向偏置

在反向偏置配置中，我们将 P 侧连接到更负的电压，因此任何进入的电子都会被排斥。它会阻止电路中的电流流动。

半导体器件-应用

下面列出了二极管的一些常见应用

1. 整流器中的二极管

二极管有助于设计各种整流器电路以将电源从交流电整流为直流电。使用二极管的一些基本类型的整流电路有：

1. 半波

2. 全波中心抽头

3.全桥

我们通过在输入交流电的每个半周期内交替二极管的偏置来将电流整流为直流电。此外，可以在这些电路中使用电容器以避免纹波效应。

限幅电路中的二极管

削波电路有助于消除 FM 发射器的过多噪声。根据所使用的二极管配置类型，我们可以将这些电路分类为：

1.系列剪辑器

二极管在输入电压的正半周反向偏置，在负半周正向偏置。

1.分流剪

二极管在该电路中充当开关。在正半周正向偏置，在负半周反向工作。

钳位电路中的二极管

限幅器电路去除峰值，而钳位器电路有助于将峰值信号转移到所需的电平。它也被称为直流恢复器或电平转换器。钳位电路的种类有：

1.正二极管配置

负峰被钳制，使它们下降到零水平。

1.负二极管配置

正峰值被钳位并使其下降到零电平。

逻辑门中的二极管

逻辑门用于执行逻辑运算，如 AND、OR、NOT、NOR、XOR 等。通过将逻辑开关的低阻抗和高阻抗状态的概念应用于反向和正向偏置，二极管可以构建所有类型的逻辑门.

逻辑 1 对应于高电压，逻辑 0 对应于低电压。要构建一个简单的或门，您可以使用两个带开关的二极管。当两个开关都打开时，二极管反向偏置，输出电压为零。当一个开关闭合时，一个二极管正向偏置，输出电压为高。

反向电流保护电路中的二极管

二极管可以保护电路免受直流电源反极性的影响。当直流电源连接不正确时，会发生极性反接，大量电流会流入电路并造成损坏。输入两侧的阻塞二极管可以帮助避免这个问题，因为当它与负载串联时会阻塞电流供应。正确连接时二极管将正向偏置，错误链路时二极管将反向偏置。

电压倍增器中的二极管

在整流电路中级联多个二极管时，可以得到输出直流电压，等于施加的输入电压乘以所用乘法器的数量。

V out =V in * 乘数

这些电路可以是电压倍增器和倍增器。通过在课程中组合一个电容器，您可以获得奇数或偶数的输入电压作为输出。

半导体设计晶体管

晶体管是许多现代小工具和电子设备的前身。它们使信号放大和开关电路成为可能，使它们成为电子设备的重要组成部分。

每个晶体管由三个基本部分组成，称为发射极、基极和集电极。一些晶体管还可能具有用于连接电路的附加衬底。

我们根据晶体管所涉及的结构、材料或机制进一步分类。

1.双极结型晶体管（NPN和PNP）

2.场效应晶体管（JFET和MOSFET）

应用程序

晶体管在电路中用作开关和放大器，以控制电流的流动。

双极结型晶体管

BJT一般称为结型晶体管，可以根据配置进一步区分。

1. NPN电路中，配置为CBE(Collector, Base, Emitter)。

2. PNP的情况是EBC。

对于 NPN，将两层 N 掺杂材料连接到中间的 P 掺杂材料。在这种情况下，电子从发射极进入基极，底部控制发射极可以发射的电子数量。

在 PNP 电路的情况下，配置与 NPN 相反。两端有两种 P 掺杂材料，以 N 掺杂材料为基底。基极仍然控制着相反方向的电流，但是。

场效应晶体管

FET 晶体管的工作方式与 BJT 略有不同。它们由管脚组成，分为栅极、源极和漏极三部分。

结型 FET 是用作开关、放大器和电阻器的 FET 的更简单版本。它不需要偏置电流，仅与输入电压一起工作。有P通道和N通道两种。

1. P沟道JFET

电流是由于正电荷或空穴而产生的。

2. N沟道JFET

在这里，电子导致电流流动。与P沟道晶体管相比，这些类型的晶体管更受欢迎。

3. MOSFET

MOSFET代表金属氧化物半导体场效应晶体管。它是芯片设计技术中大多数低功率电路中最常用的晶体管类型。顾名思义，这种半导体器件采用金属栅极端子，有四个端子——漏极、源极、栅极、体或衬底。

MOSFET提供高输入阻抗和低输出阻抗。

半导体设计运算放大器

运算放大器 是用于制造具有最少组件的高性能电路的模拟电路块。使用负反馈或正反馈系统，放大器、电容器、滤波器等都可以使用这些电路。

它们是线性器件，具有类似于直流放大器的特性。

运算放大器具有三个重要端子，反相输入、正午反相输入和输出端子，可以吸收或提供电流和电压。

应用程序

1.比较信号

运算放大器可以将施加在一个输入端的电压与另一输入端进行比较。输入电压差会导致运算放大器饱和，如果两个输入电压的幅度相同，则输出电压将为零伏。

2. 缓冲信号

配置有负反馈配置的运算放大器充当单位增益缓冲放大器。它具有高输入阻抗以避免信号源负载问题、低输出阻抗和高电流增益。

3. 提供双电压

双电源运算放大器可以接收两种不同的电压，即正电压和负电压。非反相端接收正电压，反相端接收负电压，而不是像单电源模式那样接地。

双电源运算放大器更适合交流信号，可以在更高的电压电平下工作。

4.放大信号

运算放大器可以根据其非反相和反相输入端子的电压放大输入信号。

5. 过滤信号

单个运算放大器可以提供一个、两个或三个极点滤波器。不同的变化可以使用运算放大器对电路进行滤波。其中一些是：

1.低通滤波器

2. 高通滤波器

3. 带通滤波器

4. 陷波滤镜

5. 求和信号

音频混合电路等需要使用运算放大器来对施加的电压进行求和。反相放大器电路的虚拟地球求和点有助于对音频输入求和。

半导体设计电阻

在电气过程中，我们需要电阻器来控制电子的流动并调整给定电压的电流水平。电阻器有助于实现这一点。电阻器提供的电阻越高，电流越低。

应用程序

1.晶体管和LED

电阻器通过允许适量的电流通过电路来帮助保护敏感的半导体器件，如晶体管和 LED。

2.时间和频率

电阻器连接到电容器时，可以提供时间控制的电路装置。它有助于设计用于闪光灯和警报器的课程。

3.分压器

在串联电路中连接菊花链电阻时，您可以根据电阻的电阻值获得所需的电压降。产生的电压是电路中每个电阻器贡献的电阻的一部分。

4. 加热用电阻器

电阻器用于烤面包机、电炉和加热器等电器中，用于将电能转换为热能。

半导体设计电容器

电容器是所有电子电路的重要组成部分。他们可以用电流充电，并可以一次将其全部放电。

应用程序

1。时机

通过控制充电和放电时间间隔，电容器可以使用与时间相关的电路，例如 LED、扬声器系统、警报器和发出周期性哔声的路线。

2。平滑

使用电容器和许多家用电器可以平滑交流输入电流以产生直流输出。

3。联轴器

电容耦合是一种机制，通过这种机制，直流可以阻断，同时让交流单独通过电路。扬声器使用电容来实现这种机制，我们可以避免直流电造成的任何损坏。

4。调整

无线电系统中使用可变电容器来调谐电路。这是通过将LC振荡器连接到可变电容器来完成的。

5。储能

电容器可以存储能量并立即释放，这可用于需要突然闪光的相机电路等应用中。

半导体设计电感

电感器是无源电子电路，当电流流过它时，它会将能量存储在磁场中。线圈绕在中心铁芯上的绝缘线构成了电感器，它通常是电路中最大的元件。

应用程序

1。过滤器

电感器可以充当低通滤波器，当与电容器和电阻器结合使用时，它们可用于在电路中创建高级滤波器。

2。传感器

电感器可以感应磁场和导磁材料，而无需与所述材料物理接触。这使得它们非常适合用作交通信号灯和类似应用中的传感器。

3。变形金刚

当磁路相同的电感器组合起来，就可以组成一个变压器。变压器是电网和电源的重要组成部分。

4。电机

感应电机借助磁力更有效地将电能转换为机械能。我们可以使用带有交流输入的感应电机来产生旋转磁场。感应电机也不需要转子和机器之间的电气接触，使其成为更安全可靠的选择。

5。储能

只要电感器通电，它们就可以在磁场中储存能量。开关电源可以使用它们，比如个人电脑中使用的那些。

6。音频均衡器

音频均衡器是有助于音乐制作的特殊类型的电子设备。它们用于增强或削减某些频率以创建所需的声音效果。

有不同类型的均衡器可用，最常见的是。

1.搁架式均衡器

2.图形均衡器

3.参数均衡器

总结

本文是半导体及其可以制造的所有器件的基本概述。

您有任何疑问吗？请在下面的评论中告诉我们。如果您需要半导体器件的服务，可以联系我们。 WellPCB在电路板制造方面拥有十多年的经验。我们可以一起讨论，学习电子学。