Khái niệm cơ bản về bóng bán dẫn

một cái gì đó đã làm phiền tôi một lúc. Khi tôi nhìn vào một mạch liên quan đến bất cứ điều gì phức tạp hơn các thành phần RLC (và có lẽ là op-amps), tôi đấu tranh để tìm ra những gì nó đang làm trừ khi đó là cấu hình tôi đã thấy trước đây.

Ngược lại, tôi cảm thấy khá tự tin rằng dù tôi có đưa ra một mạch RLC phức tạp đến đâu thì cuối cùng tôi cũng có thể hiểu được.

Bây giờ khi tôi phân tích mạch RLC, các công cụ của tôi về cơ bản là

• $V = IR$

• $I = C \frac{dv}{dt}$

• $V = L\frac{di}{dt}$

• Sự kết hợp song song và sê-ri của các thành phần đó (tôi đoán điều này không thực sự tách biệt với luật của Kirchoff nhưng ...)

• Định luật Kirchoff

Vì vậy, những gì tôi đang hỏi là tôi đang thiếu công cụ gì để phân tích các mạch phức tạp hơn? Chủ yếu tôi muốn biết làm thế nào để phân tích các mạch liên quan đến BJT và FET. Có vẻ như có rất nhiều chế độ hoạt động cho bóng bán dẫn, thật khó để giữ cho tất cả chúng thẳng. Bất cứ ai cũng biết một trang web tốt mà đặt ra tất cả mọi thứ?

Cảm ơn

EDIT Tôi cũng muốn đề cập rằng trong thực tế có những điều như khi nhiệt độ thay đổi. Bây giờ tôi không quan tâm đến điều đó, tôi đồng ý với stevenvh rằng mô phỏng là cần thiết, nhưng tôi muốn có thể có các khái niệm đủ tốt để thiết kế một mạch mà sau đó tôi có thể điều chỉnh với một mô phỏng, v.v.$V \neq IR$

Các bóng bán dẫn không khó hiểu ở lần xấp xỉ đầu tiên, và điều đó đủ tốt để ít nhất hiểu được những gì đang diễn ra trong nhiều mạch.

Hãy nghĩ về một bóng bán dẫn NPN theo cách này: Bạn đặt một chút thông qua BE và điều đó cho phép rất nhiều thông qua CE hiện tại. Tỷ lệ rất nhiều so với một chút là mức tăng của bóng bán dẫn, đôi khi được gọi là beta và đôi khi là hFE. Một nếp nhăn nhỏ là đường dẫn BE trông giống như một diode silicon, vì vậy thường sẽ giảm khoảng 500-700mV. Đường dẫn CE có thể giảm xuống khoảng 200mV khi nó cho phép dòng điện lớn hơn mạch ngoài đang cung cấp. Các chi tiết cứ lặp đi lặp lại, nhưng bạn có thể làm được rất nhiều việc với cái nhìn đơn giản về bóng bán dẫn NPN.

Một PNP là điều tương tự với các cực được lật xung quanh. Bộ phát ở mức điện áp cao thay vì thấp. Dòng điều khiển đi ra khỏi cơ sở thay vì vào trong nó, và dòng collector đi ra khỏi bộ thu thay vì vào nó.

Chúng ta hãy gắn bó với các bóng bán dẫn lưỡng cực một chút và hiểu chúng trước, vì đó dường như là những gì bạn đang hỏi về nhiều hơn. FET đơn giản như nhau để hiểu ở lần xấp xỉ đầu tiên, nhưng tôi không muốn nhầm lẫn mọi thứ vào thời điểm này.

Mặc dù mô hình ở trên rất hữu ích để hiểu hầu hết các mạch bán dẫn, nhưng nó cho thấy rất nhiều cách sử dụng bóng bán dẫn có thể không rõ ràng. Cách rõ ràng về mặt khái niệm để sử dụng NPN là kết nối bộ phát với mặt đất và bộ thu với nguồn cung cấp dương với một điện trở nối tiếp. Bây giờ một chút thay đổi trong dòng cơ sở có thể gây ra một sự thay đổi lớn trong điện áp collector.

Phần khó khăn không phải là hiểu cách thức hoạt động của bóng bán dẫn, mà là để tưởng tượng tất cả những điều tuyệt vời bạn có thể làm với một thiết bị hoạt động như thế. Nhận được vào tất cả những người sẽ là quá nhiều cho một bài viết ở đây. Tôi đề nghị bạn nghĩ về mô hình đơn giản mà tôi đã mô tả ở trên, sau đó tìm kiếm một số cấu trúc liên kết mạch bán dẫn phổ biến và suy nghĩ làm thế nào các tính chất đơn giản của bóng bán dẫn được sử dụng để làm những việc hữu ích.

Những điều cần đặc biệt tra cứu và phân tích theo mô hình đơn giản là:

• Cấu hình bộ phát chung. Đây là bộ khuếch đại cơ bản. Một vấn đề cụ thể là làm thế nào để giữ bóng bán dẫn ở giữa phạm vi của nó để sử dụng khả năng khuếch đại của nó một cách hiệu quả. Điều này được gọi là "xu hướng".

• Người theo dõi phát ra. Đạt được không chỉ là làm cho một điện áp cao hơn. Trong trường hợp này, bạn nhận được điện áp ít hơn một chút nhưng trở kháng cao hơn và trở kháng thấp hơn.

• Bây giờ hãy xem xét một số mạch đa bóng bán dẫn và cố gắng làm theo những gì chúng đang làm, cách sử dụng bóng bán dẫn để tận dụng lợi thế, nhưng cũng có những rắc rối mà nhà thiết kế đã phải sử dụng để chuyển đổi transitor theo cách có ích.

• Khi bạn cảm thấy thoải mái hơn, hãy nhìn vào các cấu hình khác thường hơn như cơ sở chung. Nó không thường được sử dụng, nhưng có lợi thế cụ thể của nó.

Điều làm cho các bóng bán dẫn khó làm việc là bạn phải nhận thức được rất nhiều thông số khác nhau ảnh hưởng lẫn nhau và không có thông số nào là tuyến tính. Do đó, không dễ để mô hình chính xác hành vi của họ và đó là lý do tại sao chúng tôi sử dụng các công cụ mô phỏng như SPICE. Bạn vẫn phải biết những gì bạn đang làm để thiết kế một mạch, nhưng SPICE sẽ giúp bạn kiểm tra thiết kế / tính toán của bạn, trong đó đôi khi bạn phải đơn giản hóa.
Tôi không chắc các trang web sẽ toàn diện về điều này. Tôi nghĩ rằng một cuốn sách giáo khoa tốt sẽ cung cấp cho bạn thông tin tốt hơn. Có lẽ những người khác có thể đề nghị một số.

Học hỏi từ tiếp xúc nhiều lần không phải là một cách tồi để học mọi thứ. Bạn sẽ có được kiến ​​thức thực tế thực tế và tìm hiểu các mạch điển hình để giải quyết các vấn đề điển hình.

Vấn đề với các bóng bán dẫn là chúng không phải là thiết bị tuyến tính, do đó sẽ không có bất kỳ phương trình đơn giản nào áp dụng trong hầu hết mọi điều kiện, giống như các phương trình bạn có cho thụ động. Cách tiếp cận thông thường là nhận ra rằng tại bất kỳ thời điểm nào, một bóng bán dẫn hoạt động theo một trong một số cách đặc trưng - cắt, hoạt động, bão hòa. Trong bất kỳ một trong các chế độ đó, bạn có thể áp dụng một số phép tính gần đúng để phân tích các mạch bán dẫn, nhưng phải hiểu rằng các phép gần đúng chỉ giữ trong giới hạn.

Ví dụ, nếu bạn lần đầu tiên thiết lập rằng một bóng bán dẫn sẽ hoạt động ở chế độ hoạt động của nó, thì bạn có thể vẽ mạch tương đương AC tín hiệu nhỏ, trong đó bóng bán dẫn được thay thế (trong mô hình đơn giản nhất) bằng điện trở và dòng điện- nguồn phụ thuộc hiện tại. Sau đó, bạn có thể sử dụng các phương trình tuyến tính của bạn để có hiệu quả tốt trên các mạch tương đương. Tại sao nó được gọi là nhỏ tín hiệu AC mặc dù tương đương? Bởi vì nếu bạn áp dụng tín hiệu đủ lớn, bạn sẽ phá vỡ các giới hạn của mô hình; đầu vào tín hiệu lớn có thể khiến bóng bán dẫn bị cắt hoặc bão hòa, làm mất hiệu lực mô hình.

Mô hình càng phức tạp, phản ứng bạn tính toán càng chính xác. Tuy nhiên, gắn bó với NPN Emitter chung cơ bản:

1. Hai điện trở trên đế, đóng vai trò là một bộ chia điện áp. Nói chung, chúng GIỚI THIỆU cùng một giá trị, làm cho cơ sở khoảng một nửa điện áp cung cấp.

2. Bộ phát là khoảng 0,6V dưới cơ sở. Nếu có một điện trở trên bộ phát, bây giờ bạn có thể tìm ra dòng điện qua nó.

3. Emitter hiện tại đi qua collector, quá. Nếu có một điện trở trên bộ thu, bây giờ bạn có thể tìm ra điện áp trên nó.

Đó là cho DC.

Đối với AC, một vài millivolts thay đổi trên cơ sở có thể trở thành một vài volt trên bộ thu. Nếu dòng phát (và / hoặc điện trở của bộ thu) quá lớn hoặc sai lệch cơ sở là số lẻ, bạn sẽ bị bão hòa hoặc cắt - làm biến dạng tín hiệu bạn đặt vào. Đây không phải lúc nào cũng là điều xấu (nghĩ: hiệu ứng méo tiếng guitar) .

bạn có thể xem xét bóng bán dẫn không gì khác hơn là một thiết bị giúp bạn kiểm soát các tham số hoặc, giả sử, mạch 2 với sự trợ giúp của mạch 1 (chỉ là ước tính sơ bộ) nếu bóng bán dẫn nối hai mạch. Ví dụ. như trong điện tử kỹ thuật số có xung đồng hồ và nói rằng bạn muốn làm gì đó khi đồng hồ ở mức cụ thể, tương tự như trường hợp với bóng bán dẫn, bạn có thể mô hình hóa bóng bán dẫn để tại điểm vận hành khi điện áp ở đế đạt một mức cụ thể sau đó bạn có thể bật thiết bị và do đó dòng điện có thể chạy trong ckt2 hoặc bạn có thể nghĩ nó là rơle hoặc công tắc, không chỉ bóng bán dẫn này là bộ khuếch đại.

để thiết kế mục đích, hãy nhớ rằng bóng bán dẫn giúp bạn kiểm soát các tham số của mạch 2 với sự trợ giúp của ckt 1, vì vậy để xác định điểm vận hành bạn có thể sử dụng bất kỳ mô hình nào. Đừng nhầm lẫn với các mô hình khác nhau có sẵn để giải bóng bán dẫn, các mô hình này chỉ dành cho bạn sự thuận tiện, sử dụng mô hình re dễ dàng hơn vì nó tạo điều kiện dễ dàng tính toán, mô hình tham số h (hybrid) là linh hoạt nhất và được coi là tốt nhất trong việc giải quyết bất kỳ bóng bán dẫn, nhưng mô hình T cũng tốt. để có được cảm nhận cơ bản về những gì một mạch đang làm, bạn có thể tính gần đúng bằng cách sử dụng xấp xỉ như Vbe = 0,7 và tất cả các xấp xỉ này đều dẫn đến tính toán dễ dàng.

Tôi biết hai cuốn sách rất hay về nghiên cứu bóng bán dẫn 1) các thiết bị và mạch điện tử, boylestad, một cuốn sách rất hay, nhưng nó sử dụng rất nhiều xấp xỉ và tốt cho phân tích gần đúng nhưng nếu bạn muốn mô hình hóa bóng bán dẫn một cách chi tiết như bạn muốn để biết các thông số chính xác và tất cả sau đó có một cuốn sách tốt hơn 2) mạch vi điện tử, sedra smith. Điều này bạn có thể gọi là một cuốn kinh thánh, siêu sách, nhưng tôi sẽ khuyên bạn trước tiên nên đọc cuốn 1, sau đó chuyển sang 2, nếu không bạn sẽ không thể học được nhiều và bạn sẽ chỉ vùi mình vào toán học phức tạp.

để tìm hiểu làm thế nào để giải quyết làm thế nào để phân tích nghiên cứu mạch càng nhiều mạch càng tốt và sau đó với thời gian bạn sẽ biết làm thế nào bạn có thể sử dụng bóng bán dẫn theo nhiều cách khác nhau

để học điều này, bạn có thể tham khảo các cuốn sách được viết bởi rừng m. mims chúng chỉ chứa các mạch. và bạn có thể phân tích chúng.

FET không khác nhiều so với BJT, FET của nó chủ yếu được sử dụng để chế tạo bộ khuếch đại vì trở kháng đầu vào rất cao nhưng trở kháng đầu ra gần như tương đương, nó cũng có kích thước nhỏ, nhưng ngược lại, BJT có công suất chuyển mạch cao nếu ứng dụng của bạn phải làm một cái gì đó với việc chuyển đổi BJT sẽ là một lựa chọn tuyệt vời.

cuối cùng tôi sẽ nói lại, nếu bạn muốn học bóng bán dẫn thì hãy nghiên cứu nhiều mạch có thể là bạn có thể xem xét việc xây dựng op-amp vì chúng chẳng là gì ngoài bộ khuếch đại vi sai 4 tầng và thông qua đó bạn cũng có thể học ..

có một thời gian tốt đẹp để học TRANSISTOR !!!