手机中二极管三极管LDODCDC电路.docx

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手机中二极管三极管LDODCDC电路

二极管

一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。

二极管的主要特性：

正向性

外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，正向电流几乎为零。

当正向电压继续加大，二极管正向导通。

在正常使用的电流范围内，导通时二极管的端电压几乎维持不变，这个电压称为二极管的正向电压。

反向性

外加反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是少数载流子漂移运动所形成反向电流。

由于反向电流很小，二极管处于截止状态。

击穿

外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。

当电压达到约0.7V时，二极管完全导导通状态，通常称此电压为二极管的导通电压。

对于锗二极管，开启电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V。

二极管的反向击穿

齐纳击穿

反向击穿按机理分为齐纳击穿和雪崩击穿两种情况。

二极管是最常用的电子元件之一，他最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的。

二极管应用：

1.检波二极管

2.限幅二极管

二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

3.开关二极管

4.稳压二极管

这种管子是利用二极管的反向击穿特性制成的，在电路中其两端的电压保持基本不变，起到稳定电压的作用。

二极管工作时的端电压（又称齐纳电压）从3V左右到150V，按每隔10%，能划分成许多等级。

5.肖特基二极管

它是具有肖特基特性的"金属半导体结"的二极管。

其正向起始电压较低。

其半导体材料采用硅或砷化镓，多为N型半导体。

由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。

其工作频率可达100GHz。

5.瞬变电压抑制二极管

TVP管，对电路进行快速过压保护，分双极型和单极型两种，按峰值功率（500W－5000W）和电压（8.2V～200V）分类。

二极管主要参数：

1、最大整流电流IF

是指二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。

因为电流通过管子时会使管芯发热，温度上升，温度超过容许限度（硅管为141左右，锗管为90左右）时，就会使管芯过热而损坏。

2、最高反向工作电压U

加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。

为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。

3、动态电阻Rd

二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。

4、最高工作频率Fm

Fm是二极管工作的上限频率。

因二极管与PN结一样，其结电容由势垒电容组成。

所以Fm的值主要取决于PN结结电容的大小。

若是超过此值。

则单向导电性将受影响。

5、电压温度系数αuz

αuz指温度每升高一摄氏度时的稳定电压的相对变化量。

uz为6v左右的稳压二极管的温度稳定性较好。

在手机中一般有三个地方会用到二极管：

一处是马达电路，利用二极管抑制马达线圈的尖峰电压；另一处是DC-DC电路，构成续流二极管；最后一处是ESD防护，将两个背靠背的二极管做成TVS管，实现静电电荷或浪涌冲激的快速泄放。

手机中用到的二极管生产公司

NXP、SIG、芯导、罗姆

NXP　二极管BZX585-C5V1

低功率稳压器二极管，采用超小型SOD523SMD塑料封装。

总功耗：

最大300mW

两个容差系列：

+-2%和+-5%

工作电压范围：

标称值2.4V至75V（E24范围）

非重复性峰值逆向功率损耗：

最大40W。

一般稳压功能。

NXP二极管PMEG6010CEJ

平面高能效通用型（MEGA）肖特基势垒整流器，带集成应力保护环，采用小型扁平引脚表面贴装设备（SMD）塑料封装。

特性：

正向电流：

IF ≤1A

反向电压：

VR ≤60V

极低正向电压小型扁平引脚SMD塑料封装低压整流

高效DC-DC转换开关模式电源

反向极性保护低功耗应用

NXP贴片TVS二极管PESD5V0S1B

低电容静电放电（ESD）保护二极管采用超小型SMD塑料封装，保护单条信号线免受ESD和其他瞬态电压导致的损坏。

特性:

单条线路的双向ESD保护

超过30kV的ESD保护

最大峰值脉冲功率：

PPP=130W

IEC61000-4-2，第四级（ESD）

低钳位电压：

V（CL）R=14V

IEC61000-4-5（浪涌）；IPP=12A

超低漏电流：

IRM=5nA

超小型SMD塑料封

三极管

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

晶体三极管的特性曲线

1.输入特性曲线：

由图可见曲线形状与二极管的伏安特性相类似，UCE=1V的输入特性曲线比UCE=0V的曲线向右移动了一段距离，即UCE增大曲线向右移，但当UCE＞1V后，曲线右移距离很小，可以近似认为与UCE=1V时的曲线重合，所以图中只画出两条曲线，在实际使用中，UCE总是大于1V的。

由图可见，只有UBE大于05V后，iB才随UBE的增大迅速增大，正常工作时管压降UBE约为0.6～0.8V，通常取0.7V，称之为导通电压UBE（on）。

对锗管，死区电压约为0.1V，正常工作时管压降UBE的值约为0.2～0.3V，导通电压UBE（on）≈0.2V。

2.输出特性曲线 

输出回路的输出特性方程为：

iC=f（UCE），iB=常数 ；晶体三极管的输出特性曲线分为截止、饱和和放大三个区，每区各有其特点：

（1）截止区：

   IB≤0，IC=ICEO≈0，此时两个PN结均反向偏置。

（2）放大区：

IC=βIB+ICEO  ，此时发射结正向偏置，集电结反向偏置，特性曲线比较平坦且等间距。

 Ic受IB控制，IB一定时，Ic不随UCE  而变化。

 （3）饱和区：

 UCE < U BE，UCB= UCE - U BE < 0 ，此时两个PN结均正向偏置，IC ¹ b IB，IC不受IB控制，失去放大作用。

曲线上升部分UCE很小，UCE = U BE时，达到临界饱和，深度饱和时，硅管 UCE（SAT）=0.3V，锗管UCE（SAT）=0.1V

三极管主要参数：

1特征频率fT

当f=fT时,三极管完全失去电流放大功能。

如果工作频率大于fT,电路将不正常工作。

fT称作增益带宽积，即fT=βfo。

若已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数，便可得出特征频率fT。

随着工作频率的升高，放大倍数会下降。

fT也可以定义为β=1时的频率。

2电压/电流。

三极管用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围。

3电流放大倍数。

4集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压。

5最大允许耗散功率。

三极管主要应用：

1，开关

2，电压放大

3，电流放大

4，振汤回路

5，射频发送

MOS

绝缘栅场效应管（MOS管）的分类：

绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。

无论是什么沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。

它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属—氧化物—半导体场效应管，简称MOS场效应管。

工作原理：

　　绝缘栅型场效应管的工作原理（以N沟道增强型MOS场效应管）它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。

在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。

当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。

特性曲线：

（1）转移特性曲线

场效应管是电压控制电流的器件，由于栅极没有输入电流，讨论其输入特性就没有意义了。

这里用转移特性来描述管子的输入和输出之间的控制关系，所谓转移特性，是指在一定的漏极电压uDS的情况下，栅极电压uGS对漏极电流iD的控制特性。

（2）输出特性曲线

场效应管的输出特性是指在栅极电压一定的情况下，漏极电流iD与漏‐源电压uDS之间的关系；

场效应管的输出特性曲线也分成三个区：

恒流区、夹断区和可变电阻区。

当导电沟道予夹断后，呈现恒流特性，处于恒流区。

当栅极电压达到一定的值时，导电沟道被两边的空间电荷区夹断，漏极电流很小，处于夹断区。

当栅源电压很小，两边的空间电荷区没有接触时，处于可变电阻区。

放大电路中的场效应管应该处于恒流区，只有处于恒流区，栅极电压才对漏极电流有控制作用。

MOS管主要参数：

1.开启电压VT（又称阈值电压）：

使得源极S和漏极D之间开始形成导电沟道所需的栅极电压；标准的N沟道MOS管，VT约为3～6V；通过工艺上的改进，可以使MOS管的VT值降到2～3V。

2.直流输入电阻RGS

3.即在栅源极之间加的电压与栅极电流之比，这一特性有时以流过栅极的栅流表示，MOS管的RGS可以很容易地超过1010Ω。

4.漏源击穿电压BVDS。

在VGS=0（增强型）的条件下，在增加漏源电压过程中使ID开始剧增时的VDS称为漏源击穿电压BVDS。

5.栅源击穿电压BVGS。

在增加栅源电压过程中，使栅极电流IG由零开始剧增时的VGS，称为栅源击穿电压BVGS。

6.低频跨导gm。

在VDS为某一固定数值的条件下，漏极电流的微变量和引起这个变化的栅源电压微变量之比称为跨导。

gm反映了栅源电压对漏极电流的控制能力，是表征MOS管放大能力的一个重要参数。

场效应管属于电压控制元件，这一特点类似于电子管，但它的构造与工作原理和电子管是截然不同的，与双极型晶体管相比，场效应管具有如下特点。

1.场效应管是电压控制器件，它通过VGS（栅源电压）来控制ID（漏极电流）。

2.场效应管的输入端电流极小，因此它的输入电阻很大。

3.它是利用多数载流子导电，因此它的温度稳定性较好。

4.它组成的放大电路的电压放大系数要小于三极管组成放大电路的电压放大系数。

5.场效应管的抗辐射能力强。

6.由于不存在杂乱运动的电子扩散引起的散粒噪声，所以噪声低。

应用

　　1.场效应管可应用于放大。

由于场效应管放大器的输入阻抗很高，因此耦合电容可以容量较小，不必使用电解电容器。

　　2.场效应管很高的输入阻抗非常适合作阻抗变换。

常用于多级放大器的输入级作阻抗变换。

　　3.场效应管可以用作可变电阻。

　　4.场效应管可以方便地用作恒流源。

　　5.场效应管可以用作电子开关。

LDO

LDO是线性电源的典型代表。

主要组成部分：

基准电压发射器（Vref），误差放大器，MOS管（T）和反馈电阻（R1/R2）。

工作原理：

LDO工作原理如下：

Vin为输入电压，经调整管Ｔ降压后输出Vout,R1/R2构成分压电路，从R2上采样并反馈输入到误差放大器的同相端。

基准电压发生器产生一个高精度的恒压源Vref，并输入到误差放大器反向端。

误差放大器对同相端和反相端的电压差值进行放大，其输出电压用于控制MOS管的栅极电压，从而改变MOS管的工作点。

当整个环路达到稳定时，误差放大器的同相端与反相端电压近似相等。

此时，有

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