模拟电路之三节棍！！！

本人以前发帖多次说过，学习模拟电路有两种方法，一种是去研究无穷无尽个新器件工作原理、无穷无尽个实际电路工作原理，然后再去研究基本的理论。
另一种方法是先花一点时间，研究基本的理论，然后再带着知识应用的目的，有选择的去研究各种新器件的工作原理、实际电路的工作原理。
因为研究过基本理论，就把各种可能的应用原理全包含了，没必要去学那么多了，它们有共性，在这个角度上看，一摸一样的东西，懂一个就行了。


例如本人以前说过三段论了，这个三段段，可以理解成三节棍，只要懂得三节棍工作原理，就能理解无穷无尽种电路的原理。

为便于理解三节棍原理，我从网上直接截取个上课目录表：





凡是看过我以前帖子的，而且看懂了的，应该看一眼目录，就能迅速知道这个目录中各种器件（SCR,UJT,PUT,TRIAC等）的共性。

为什么是“无穷无尽个新器件”和“无穷无尽个实际电路”？

chunk 发表于 2020-3-14 10:54
为什么是“无穷无尽个新器件”和“无穷无尽个实际电路”？

因为新器件是层出不穷的，例如现代CMOS模拟电路设计教科书中，开始教学鳍式晶体管了，估计大多数人还没听说过呢，就进入实用阶段了。

或者换句话说：你能知道世界上模电电路的个数，是多少吗？（结构相同、参数相同的电路，只算一个）

一个一个话题来。

关于SCR，大家有没有想过一个问题，为何说它叫可控硅，而不是叫可控锗？？因为三极管有硅管和锗管之分，用锗做不就成可控锗了吗？


来看一下传统的可控硅工作原理分析。






传统的可控硅工作原理分析，是基于上面这个双管模型。


首先说明一点：用word等软件编辑公式，费时费力，所以手写最快，2秒钟可以搞定。
模拟版块有个同志，对手写是冷嘲热讽，我这帖子又不是写给你看的，你不看不就行了？？我又没请你看。





假设晶体管处于有源区，那么可以写出电流约束关系如上图。式中α是短路共基正向电流增益。


对两个管子，套用上面公式，再由KCL定律，可得：






根据这个电流表达式，可以知道分母中的α1+α2非常关键，倘若取临界值α1+α2=1，那么I趋向于无穷大，意味着可以建立起转折点VBO!于是可以有稳定的导通态。

但是另一个条件也必须满足，就是α1+α2<1，否则SCR没有稳定的关闭状态，而锗结构SCR，恰恰满足不了这个条件，所以没有可控锗，只有可控硅。

查阅各种书籍、文献资料可知，之所以说两管模型无法等效出负阻特性，根本原因是这些书籍资料中，相关的理论推导，都是到此为止！！！

然后用嘴巴说，a1+a2等于1还是小于1，会如何如何，而根本没有人用三极管等效模型做进一步推导，这就导致SCR的双管模型用了几十年，也误导了部分人几十年，误以为SCR=双管。

如果用E-M模型，可以严格证明出，普通双管，修改参数也无法实现，除非beta被修改成不是普通三极管了。

根据SCR工作原理，可知两个重要的工作条件，依赖于α1和α2之和！！！！！！！！

而要满足这两个条件，那么可控硅设计（掺杂、各个结的厚度等）必须保证，当可控硅等效电路中的α，和可控硅中通过的电流成正比！！！！！！！！！！
也就是说，当可控硅中流过的电流很小时，那么α也必须小，而且小于0.5，这样才能保证两个α之和<1;
当可控硅中流过的电流很大时，那么α也随之变大，这样才能保证两个α之和=1；
更为重要的是，更句上面表达式，如果两个管子的等效α都等于1，那么α之和=2，代入电流表达式，可知I=-Ico!!!!负号意味电流可以反向流动！

一定要记住这个结论！

理解这个结论之后，SCR的伏安特性就一目了然了：






从控制端注入电流IG，增大了可控硅中通过的电流，进而增大了α，进而相对于原来的IG=0的情形而言，α1+α2=1提前到来，所以转折电压UBO提前，也就是向左移动！

童诗白的《模拟电子技术基础》，相关部分有问题。






书中说控制端开路，管子就不导通，这是错误的，管子靠的是雪崩击穿导通。
而且书中给的SCR伏安特性曲线，IG=0也是有转折电压UBO的！
所以文字和图，是对不上的。




而且上图少标了个对开关而言，非常重要的负阻区！