拆解:早期555定時器芯片

????芯片上不同類型的硅更難看到。芯片的區域用雜質處理（摻雜）以改變硅的電特性。N 型硅具有過量的電子（負），而 P 型硅缺乏電子（正）。在照片中，這些區域顯示為略有不同的顏色，周圍有細黑色邊框。這些區域是芯片的組成部分，形成晶體管和電阻器。在windows中，保存的時候先另存在桌面，再拖進去覆蓋即可!

????晶體管是芯片中的關鍵元件。555 定時器使用 NPN 和 PNP 雙極晶體管。如果您研究過電子學，您可能已經看過如下圖所示的 NPN 晶體管圖，顯示了晶體管的集電極 (C)、基極 (B) 和發射極 (E)，晶體管被圖示為P硅夾在兩個對稱的N硅層之間，NPN 層構成 NPN 晶體管。事實證明，芯片上的晶體管看起來不像這樣，而且基極通常甚至不在中間！

????如上，NPN 晶體管的原理圖符號，以及其內部結構的簡化圖。

????下面的照片顯示了 555 中的一個晶體管的特寫，因為它出現在芯片上。硅中稍有不同的色調表明已摻雜形成 N 和 P 區域的區域。白色區域是硅頂部芯片的金屬層 - 這些形成連接到集電極、發射極和基極的導線。

????如上圖，裸片上 NPN 晶體管的結構。

????照片下方是一個橫截面圖，說明了晶體管的構造方式。除了你在書中看到的 NPN 之外，還有很多其他東西，但如果你仔細觀察“E”下方的垂直橫截面，你會發現形成晶體管的 NPN。發射極 (E) 線連接到 N+ 硅。其下方是連接到基極觸點 (B) 的 P 層。在其下方是（間接）連接到收集器（C）的 N+ 層。6 晶體管被 P+ 環包圍，將其與相鄰組件隔離。

????在IC內部的PNP晶體管：

????如上圖，555定時器芯片中的PNP晶體管。標注了集電極(C)、發射極(E)和基極(B)的連接，以及N和P摻雜硅。基極圍繞發射極形成一個環，集電極圍繞基極形成一個環。

??? 555中的輸出晶體管比其他晶體管大得多，并且具有不同的結構，以產生高電流輸出。下面的照片顯示了輸出晶體管之一。注意被大集電極包圍的發射極和基極的多個互鎖“手指”。

????如上，555定時器內部的電阻。電阻器是兩個金屬觸點之間的一條 P 硅。

????上面的照片顯示了?555 中的一個 10KΩ 電阻器，它由一條 P 硅（粉灰色）形成，在兩端與金屬線接觸。其他金屬線穿過電阻器。電阻器具有螺旋形狀，以使其長度適合可用空間。下面的電阻是一個 100KΩ 的夾點電阻。夾層電阻器頂部的 N 硅層使導電區域更薄（即夾住它），形成更高但不太準確的電阻。

??? 555定時器內部的收縮電阻器。電阻器是兩個金屬觸點之間的一條P硅。頂部的N層夾住電阻，增加電阻。垂直金屬線穿過該電阻器。

????如上圖，電流源的原理圖符號。

????以下電路顯示了如何用兩個相同的晶體管實現電流鏡。參考電流流經右側的晶體管。(在這種情況下，電流由電阻設定。)由于兩個晶體管具有相同的發射極電壓和基極電壓，它們產生相同的電流，因此右邊的電流與左邊的參考電流相匹配。

????如上，電流鏡電路，右邊的電流復制左邊的電流。

????電流鏡的一個常見用途是替換電阻器。如前所述，IC 內部的電阻器既大又不準確，不便之處。盡可能使用電流鏡而不是電阻器來節省空間。此外，與兩個電阻器產生的電流不同，電流鏡產生的電流幾乎相同。

????如上圖，三個晶體管在555定時器芯片中形成一個電流鏡。它們共用同一個基極，兩個晶體管共用發射極。

????上述三個晶體管構成一個具有兩個輸出的電流鏡。注意，三個晶體管共享基極連接，連接到右邊的集電極，右邊的發射極連接在一起。在原理圖中，右側的兩個晶體管被繪制為單個雙集電極晶體管Q19。

????如上，簡單差分對電路原理圖。電流源通過差分對發送固定電流I。如果兩個輸入相等，則電流均分。

????上面的示意圖顯示了一個簡單的差分對。底部的電流源提供固定電流 I，該電流在兩個輸入晶體管之間分配。如果輸入電壓相等，則電流將平均分成兩個分支（I1 和 I2）。如果其中一個輸入電壓比另一個高一點，則相應的晶體管會以指數方式傳導更多的電流，因此一個分支獲得更多電流，而另一個分支獲得更少。一個小的輸入差異足以將大部分電流引導到“獲勝”分支，從而打開或關閉比較器。555 芯片使用一個差分對作為閾值比較器，另一對作為觸發比較器。