模拟I2C协议学习点滴之复习三极管、场效应管

晶体三极管分为NPN和PNP型两种结构形式，除了电源极性的不同工作原理是大致相同的。对于NPN管，它是由2块N型半导体夹着一块P型半导体所组成的，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区所形成的PN结称为集电结，三条引线分别为发射极（Emitter）、基极（Base)和集电极c（Collector).b点电压高于e点电压时，发射结正偏，而当c点电压高于b点电压时，集电结反偏，集电结电源要高于基极电源。由于在制造过程中，发射区的自由电子浓度要多于集电区的电子浓度，因此在正偏电压下，自由电子由发射区向基区扩散，形成发射极电流Ie。由于基区很薄，集电结的反偏，电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。由于集电结外加反向电压很大，阻止电子由集电极向基极的扩散，同时将扩散到集电结处的电子拉回到集电区，从而完成放大作用。其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。

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场效应管是利用输入电压产生的电场效应控制输出电流的电压控制元件。

1.结型场效应管由两个PN结和一个导电沟道所组成，三个电极分别为D(漏极Drain）、G（栅极Grid）、S(源极Source），源极和漏极可互换。工作条件：两个PN结加反向电压。工作原理：在DS间电压不变的情况下，改变GS间栅源电压，通过PN结的变化，控制沟道变窄，即沟道电阻的大小，从而控制漏极电流。当栅源电压为0时，所流过的电流为最大漏极电流。当栅源电压向负值方向变化时，流过的电流逐步减少，当漏极电流减小至0时，此时对应的电压为夹断电压。

2.绝缘型场效应管是一种源极和栅极之间有绝缘层的场效应管，简称MOS管，特点：输入电阻高，噪声小。又分为耗尽型和增强型。耗尽型是在栅极下方的SiO2绝缘层中掺入了大量的金属正离子。所以当UGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。于是，只要有漏源电压，就有漏极电流存在。当UGS>0时，将使ID进一步增加。UGS<0时，随着UGS的减小漏极电流逐渐减小，直至ID=0。对应ID=0的UGS称为夹断电压。

增强型结构与耗尽型类似。但当UGS=0 V时，在D、S之间加上电压不会在D、S间形成电流。 当栅极加有电压时，若0UGS(th)时，形成沟道，将漏极和源极沟通。如果此时加有漏源电压，就可以形成漏极电流ID。在UGS=0V时ID=0，只有当UGS>UGS(th)后才会出现漏极电流，这种MOS管称为增强型MOS管。

场效应管漏极开门电路，上拉电阻（10k)的作用：若不存在上拉电阻，当管子导通时，输出为高电平；当管子截止时时，输出为高电平。若存在上拉电阻，当管子导通时，输出为低电平；当管子截止时，输出为高电平。