二极管 Diode

只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。“整流（Rectifying） ”功能。只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断（称为逆向偏压）。

晶体二极管为一个由 p 型半导体和 n 型半导体形成的 pn结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。 外加正向电压时，在正向特性的起始部分，正向电压很小，不足以克服PN 结内电场的阻挡作用，正向电流几乎为零，这一段称为死区。这个不能使二极管导通的正向电压称为死区电压或门坎电压。当正向电压大于死区电压以后，PN 结内电场被克服，二极管正向导通，电流随电压增大而迅速上升。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。门坎电压: 硅管约为 0.5V，锗管约为0.1V； 正向导通压降硅管约为 0.6~0.8V，锗二极管约为0.2~0.3V。

二极管种类有很多，按照所用的半导体材料， 可分为锗二极管（Ge 管）和硅二极管（Si 管）。根据其不同用途，可分为检波二极管、 整流二极管、 稳压二极管、 开关二极管、 隔离二极管、 肖特基二极管、 发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。

1. 开关二极管

一个二极管芯片BAT54 中集成两个二极管。RTC 电源电路。 RTC是 real time clock，就是说这是一个一直在运行的时钟。

当系统开电时，系统主电源就提供 VCC_3V3S（在系统关电时，这个电源为0V），电压是 3.3V。 前面说过电池供电时，VCC_RTC 电压是 2.8V。这样两边的电压差是 0.5V，大于锗二极管的死区电压0.1V，所以 D1101 的下面一个二极管导通，其导通电压为0.2V， 这样 VCC_RTC 电压就上升到 3.3-0.2=3.1V。这时，对上面一个二级管而言，一边是电池电压3.0V，另一边电压上升到3.1V，因此是反向电压差，根据二极管单向导通的特性，上面一个二极管就关断了。就是通过二极管的单向导通作用，实现了VCC_RTC 供电电源的切换。

2. 发光二极管

系统管理者/设计者可以给这三种发光二极管状态（常亮，常暗，闪烁）定义不同含义，从而让使用者可以据此判断系统的工作状态。

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， 也用作无触点开关。具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN 和 PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅NPN 和锗 PNP 两种三极管。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的。对于NPN 管，它是由 2 块 N 型半导体中间夹着一块 P 型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN 结称为发射结，而集电区与基区形成的PN 结称为集电结。

三条引线称为发射极e（Emitter）、基极 b (Base)和集电极 c (Collector)。如下图所示

我们将 ΔIc/ΔIb 的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。晶体三极管的工作状态有以下几种：

- 截止状态：当加在三极管发射结的电压小于 PN 结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。

- 放大状态：当加在三极管发射结的电压大于 PN 结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。

- 饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于 PN 结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

在计算机或嵌入式硬件设计中，一般都使用三极管的开关特性，也就是在这些电路设计中，三极管大都工作于饱和导通状态或截止状态。

这个电路的功能是实现信号电平的转换，这在数字硬件设计中是常用的电路。 我们来简单分析一下图中三极管的作用。CPU_THERMTRIP#是 CPU 芯片的一个输出信号，用于过温保护。这个信号的幅度与CPU 的核心电压相同， 1V 多一点。这个幅值的信号不能直接输入给系统管理芯片，因为一系统管理芯片的电源是3.3V，其内部逻辑电路对输入信号幅度是有要求的，一般不低于2.0V。 1V 多的信号输入不能被系统管理芯片正确辨别，因此需要把这个幅度1V 多的信号 CPU_THERMTRIP#转换成 3.3V 电平的信号。

上述电路图中两个三极管Q1803/Q1804 就类似于改装车的更换元器件，经过这两个三极管的改装后，该信号就升级成3.3V 信号EC_CPU_THERMTRIP#。具体工作原理如下：

- 当 CPU_THERMTRIP#为高时（前面讲过，其电与为 1V 多一点）， 其信号电压就会驱动三极管Q1803 产生基极流向发射极的电流，从而使Q1803 处于饱和导通状态。Q1803 的集电极（引脚 3）与发射极（引脚 2）电压相同。由于发射极（引脚2）连到地，所以此时集电极（引脚 3）的电压为0。另一三极管 Q1804 的基极（引脚 1）与Q1803 的集电极（引脚 3）连接在一起，所以也是 0V。这样Q1804 的基极与发射极就没有压降，也就没有电流，从而Q1804 处于截止关断状态。所以 Q180（引脚 2），也就是信号EC_CPU_THERMTRIP#此时通过电阻 R1815 与电源VCC_ 3V3S（电压 3.3V）连接，因而也是 3.3V 信号电压。

- 当 CPU_THERMTRIP#为低时， Q1803 的基极与发射极就没有压降，也没有电流，Q1803 工作于截止关断状态。 这时Q1804 三极管的基极（引脚 1 ）通过电阻 R1814 与电源VCC_ 3V3S（电压 3.3V）连接。在电源 VCC_ 3V3S 的驱动作用下，Q1804 产生基极流向发射极的电流，从而使Q1804 处于饱和导通状态， Q1803 的集电极（引脚 3）与发射极（引脚2）电压相同。由于发射极（引脚 2）连到地，所以此时集电极（引脚3），也就是信号EC_CPU_THERMTRIP#电压为 0。

- 综上所述，

o CPU_THERMTRIP#为高时， EC_CPU_THERMTRIP#也是高，信号电平为3.3V

o CPU_THERMTRIP#为低时， EC_CPU_THERMTRIP#也是低，信号电平为0V

o 三极管 Q1803/Q1804 的导通关断实现该信号幅度从1V 多到 3.3V 的转换

MOS 管

场效应管（FET），把输入电压的变化转化为输出电流的变化。MOS 与晶体三极管的开关功能有什么不同和优势呢？

- 场效应晶体管是电压控制元件，而双极结型晶体管是电流控制元件。在只允许从取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用双极晶体管。

- 有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比双极晶体管好。

- 场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而双极结型晶体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。因此被称之为双极型器件。

- 场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用。