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電子學 - Coggle Diagram

- - - - P型半導體是通過在本質半導體中引入某種雜質元素（稱為施體）而形成的。
      - 施體通常是三價元素，如硼（B），它取代了晶格中的一些四價半導體材料的原子。
      - 由於施體原子少了一個電子，它會在晶體中創建一個"空穴"，即缺少一個電子的位置。
      - 這些空穴在電場作用下可以移動，形成電流。
      - P型半導體中主要的載流子是空穴。
    - - N型半導體也是通過在本質半導體中引入某種雜質元素（稱為受體）而形成的。
      - 受體通常是五價元素，如磷（P）或砷（As），它們在晶體中多了一個電子。
      - 這些額外的電子在電場作用下可以移動，形成電流。
      - N型半導體中主要的載流子是電子。
    - - 本質半導體是純淨的半導體材料，例如純晶體硅（Si）或純晶體鍺（Ge）。
      - 在本質半導體中，電子-空穴對的產生和消失速率大致相等，因此不存在外部電流。
      - 在室溫下，本質半導體的電子數和空穴數幾乎相等，並且其導電性很低。
- - - - 高輸入阻抗：共集極放大電路的輸入阻抗相對較高，這意味著它能夠接受來自外部設備的訊號而不引起太多的負載效應。
      - 低輸出阻抗：這種配置的輸出阻抗相對較低，因此它可以驅動較低阻抗的載入，例如天線或其他放大器階段。
      - 高頻應用：共集極放大電路常用於高頻應用，因為它具有較好的頻率響應特性。
      - 非常低的電壓增益：這種放大電路的電壓增益通常比其他配置低，但它在某些情況下提供了必要的增益和穩定性。
      - 單極性電源：共集極放大器通常使用單極性電源供電，這使得它們在某些應用中更容易實現。
  - - - 電晶體放大器：在這種電路中，電晶體的基極（Base）用作輸入端，而集極（Collector）和發射極（Emitter）用作輸出端。
      - 耦合電容：為了使交流訊號能夠進入電晶體的基極，您需要在輸入端使用一個耦合電容。
      - 偏壓電阻：在電晶體的基極和發射極之間放置一個偏壓電阻。
      - 耦合電容（輸出端）：在輸出端，您也可以使用一個耦合電容，以使交流訊號能夠輸出到下一個階段或負載。
      - 負載電阻：在輸出端也可能包括一個負載電阻，以控制電路的輸出阻抗並適應負載。
  - - - NPN型BJT由三個主要區域組成：發射極（Emitter）、基極（Base）、和集電極（Collector）。
      - 發射極是N型區域，基極是P型區域，集電極是N型區域。
      - 基極與發射極之間有一個PN接面，稱為發射基極接面。
      - 當正電壓施加到基極，它吸引了電子從N型發射極流向P型基極，形成電子電流（電子從發射極到基極的流動）。
      - 同時，由於基極是P型，它會吸引電子從N型集電極流向基極，形成另一個電子電流（電子從集電極到基極的流動）。
      - 這兩個電子電流在基極區交匯，並繼續流向集電極，形成輸出電流。
      - 放大器的增益是由輸入電流控制的，這個控制是通過調整基極電壓來實現的。
  - - - 極性：NPN 電晶體是一種 N-極，P-極和 N-極的三層結構。通常用於正極性電源的電路。
      - 工作方式：NPN 電晶體在基極上施加正向電壓時，會允許電流從集電極流向發射極，因此可以放大正極性信號。
      - 輸入電流：輸入電流進入基極。
      - 輸出電流：輸出電流從集電極流出。
      - 應用：常用於 NPN 放大器、開關和數位邏輯電路中。
    - - 極性：PNP 電晶體是一種 P-極，N-極和 P-極的三層結構。通常用於負極性電源的電路。
      - 工作方式：PNP 電晶體在基極上施加正向電壓時，會允許電流從發射極流向集電極，因此可以放大負極性信號。
      - 輸入電流：輸入電流進入基極。
      - 輸出電流：輸出電流從發射極流出。
      - 應用：常用於 PNP 放大器、開關和數位邏輯電路中，特別適用於需要使用負極性電源的應用。
- - - - 絕緣栅場效電晶體（Insulated Gate Field-Effect Transistor，縮寫為IGFET）：
        
        IGFET是MOSFET的一種變體，它在栅極與半導體之間使用一層絕緣層（通常是氧化硅）來隔離。
        
        這種絕緣層可以有效地隔離栅極和半導體之間的電荷，以實現更好的控制和減少電流泄漏。
      - 離子導體場效電晶體（Ion-Sensitive Field-Effect Transistor，縮寫為ISFET）：
        
        ISFET是一種特殊用途的FET，它的栅極被設計成對特定離子（如氫離子）敏感。
        
        這使得ISFET在生物、化學和生化傳感應用中非常有用，可以測量液體中的離子濃度或pH值等參數。
      - 金屬氧化物半導體場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮寫為MOSFET）：
        
        MOSFET是最常見的場效電晶體，它有N型（nMOS）和P型（pMOS）兩種變種，分別使用不同的半導體材料。
        
        它們具有三個主要端口：栅極（Gate）、漏極（Source）、和汲極（Drain）。
        
        通過調節栅極電壓，可以控制源極和汲極之間的電流流動，進而控制MOSFET的開關狀態。
- - - - 頻率響應特性：
      - 這些特性取線描述了BJT在不同頻率下的行為。BJT的頻率響應取決於其內部電容，並可用於分析BJT在高頻率操作時的性能。
      - 輸入-輸出特性：
      - 這些特性取線描述了BJT作為放大器時的性能。包括輸入特性（輸入電壓和輸入電流之間的關係）和輸出特性（輸出電壓和輸出電流之間的關係）。
    - - 直流特性：
        
        放大區域：在這個區域中，IC與VCE之間存在一個線性關係，BJT處於放大狀態，這是通常用於放大器的工作區域。
        
        截止區域：在這個區域中，BJT處於關閉狀態，IC非常接近零。
        
        I-V 特性曲線（Collector Current vs. Collector-Base Voltage）：
        
        這個特性曲線描述了集電極電流（IC）與集電極-基極電壓（VCE）之間的關係，當基極-發射極電壓（VBE）保持不變時。通常有以下幾個區域：
        
        饱和区域：在這個區域中，IC達到了最大值，VCE接近零，BJT處於完全開啟狀態。
      - I-V 特性曲線（Base Current vs. Collector Current）：
        
        這個特性曲線描述了基極電流（IB）與集電極電流（IC）之間的關係，通常在特定的VCE下繪製。它用於計算BJT的放大倍數（β）。
  - - - NPN型BJT的直流偏壓：
        
        發射極（Emitter）：通常設置為基極-發射極電壓（VBE）為正值，通常約為0.6至0.7伏特。
        
        基極（Base）：基極-集電極電壓（VBC）通常設置為零或接近零。
        
        集電極（Collector）：集電極-基極電壓（VCB）應設置為正值，通常比基極-發射極電壓（VBE）更高，以確保BJT處於放大區域。
      - PNP型BJT的直流偏壓：
        
        發射極（Emitter）：通常設置為基極-發射極電壓（VBE）為負值，通常約為-0.6至-0.7伏特。
        
        基極（Base）：基極-集電極電壓（VBC）通常設置為零或接近零。
        
        集電極（Collector）：集電極-基極電壓（VCB）應設置為負值，通常比基極-發射極電壓（VBE）更低，以確保BJT處於放大區域。
  - - - 構造：
        BJT有三個主要區域：發射極（Emitter）、基極（Base）和集電極（Collector）。
        
        PNP型BJT：
        
        基極（Base）：通常是n型半導體，控制電子空穴流動，決定BJT的放大倍數。
        
        集電極（Collector）：通常是p型半導體，電子空穴流並輸出。
        
        發射極（Emitter）：通常是p型半導體，注入大量的電子空穴，是電子空穴的主要源。
        
        NPN型BJT：
        
        發射極（Emitter）：通常是n型半導體，注入大量的電子，是電子的主要源。
        
        基極（Base）：通常是p型半導體，控制電子流動，決定BJT的放大倍數。
        
        集電極（Collector）：通常是n型半導體，收集電子流並輸出。
        
        特性：
        
        BJT的主要特性和工作原理包括以下幾點：
        
        放大作用：BJT能夠放大電流，因為基極的薄薄區域允許控制大量的電子流（或電子空穴流）從發射極到集電極。
        
        基極電流控制：通過在基極端施加正向偏壓（NPN型）或負向偏壓（PNP型），可以控制基極電流，進而控制輸出電流。
        
        放大倍數（β或hFE）：放大倍數是指集電極電流和基極電流之比，它表示BJT的放大能力。
        
        正向擺大：在BJT的正向工作區域，它可以放大輸入信號，這是常見的應用，如放大器。
        
        開關操作：BJT也可以用作開關，當基極電流達到一定閾值時，它可以將集電極和發射極之間的通道打開或關閉。
- - - - 電容耦合：每個放大器級別之間放置一個電容器，稱為耦合電容。
      - 電阻耦合：通常，在耦合電容的後面，還會放置一個串聯的電阻。
      - 增益控制：由於電容耦合，串級放大器可以具有不同的放大器級別，每個級別可以有不同的增益。
      - 頻寬：電容耦合可以提供較寬的頻寬，因為它阻止了直流信號的傳遞，並且允許高頻信號通過。
      - 穩定性：電容耦合也有助於確保放大器的穩定性，因為它隔離了不穩定的直流偏置。
  - - - 直接連接：每個放大器級別的輸出直接連接到下一個級別的輸入，不使用任何耦合元件（如電容或電阻）。
      - 高增益：由於沒有耦合元件的使用，直接耦合放大器通常可以實現較高的增益，因為它們不會在通過信號時引入損耗。
      - 高頻寬：直接耦合放大器通常具有較寬的頻寬，因為它們不包含濾波效應，可以傳遞高頻信號。
      - 靈敏度：這種配置對級別之間的匹配和穩定性要求較高，因此需要更謹慎的設計和調整，以確保信號傳遞的穩定性和一致性。
      - 直流耦合：由於沒有耦合元件，直流信號也可以通過。
  - - - 多個放大器：串級放大系統由兩個或多個放大器連接在一起。每個放大器被稱為一級，並且放大輸入信號的部分。
      - 輸入和輸出：系統的輸入信號通常餵給第一級，然後依次通過每個連續的級別。輸出信號是在系統的最後一級獲得的。
      - 增益累加：每個放大器級別都增加信號的幅度，因此整個系統的增益是各個級別增益的乘積。
      - 頻寬和帶寬：串級放大系統的帶寬通常受到其中每個放大器的帶寬的限制。
      - 穩定性：由於串級放大系統包含多個放大器，因此需要注意穩定性問題。
      - 雜訊：每個放大器級別都會引入一些雜訊，並且這些雜訊可能隨著每個級別的增益而累積。
- - - - 方波形是一個方形的波形，是固定的振幅。
      - 具有兩個值，一個高值和一個低值，這些值之間的切換是突然的。
      - 頻率是周期的倒數。
    - - 固定振幅的波形。
      - 它的振幅保持固定，但是它的脈衝寬度和間隔可以調整，以改變其頻率和低通特性。
    - - 通常表示為：y(t) = A * sin(2πft + φ)
        
        A 是振幅，控制波形的最高和最低值。
        
        f 是頻率，表示波形的周期，即在一秒內的循環次數。
        
        φ 是相位，表示波形的起始位置。
    - - 三角波形是一個逐漸上升和下降的波形，類似於山峰。
      - 它在每個週期內緩慢增加，然後緩慢減少，以形成三角形的輪廓。
      - 頻率是周期的倒數。
    - - 锯齿波形是一個逐漸上升然後突然下降的波形。
      - 它在每個週期內迅速增加，然後在到達峰值後立即返回到基線值。
      - 頻率是周期的倒數。