三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成輻值較大的電信號,也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。晶體三極管,是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié),兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種??捎脕韺ξ⑷跣盘栠M(jìn)行放大和作無觸點(diǎn)開關(guān)。它具有結(jié)構(gòu)牢固、壽命長、體積小、耗電省等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),故在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
晶體三極管_晶體三極管 -含義
三極管什么是三極管(也稱晶體管)在中文含義里面只是對三個引腳的放大器件的統(tǒng)稱,我們常說的三極管有幾種器件,雖然都叫三極管,其實(shí)在英文里面的說法是千差萬別的,三極管這個詞匯其實(shí)也是中文特有的一個象形意義上的的詞匯電子三極管Triode這個是英漢字典里面“三極管”這個詞匯的唯一英文翻譯,這是和電子三極管最早出現(xiàn)有關(guān)系的,所以先入為主,也是真正意義上的三極管這個詞最初所指的物品。其余的那些被中文里叫做三極管的東西,實(shí)際翻譯的時候是絕對不可以翻譯成Triode的,否則就麻煩大咯,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f,在英文里面根本就沒有三個腳的管子這樣一個詞匯?。?!
電子三極管Triode(俗稱電子管的一種)。
雙極型晶體管BJT(BipolarJunctionTransistor)。
J型場效應(yīng)管JunctiongateFET(FieldEffectTransistor)。
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET(MetalOxideSemi-ConductorFieldEffectTransistor)英文全稱。
V型槽場效應(yīng)管VMOS(VerticalMetalOxideSemiconductor)。
注:這三者看上去都是場效應(yīng)管,其金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管、V型槽溝道場效應(yīng)管是單極(Unipolar)結(jié)構(gòu)的,是和雙極(Bipolar)是對應(yīng)的,所以也可以統(tǒng)稱為單極晶體管(UnipolarJunctionTransistor)。
其中J型場效應(yīng)管是非絕緣型場效應(yīng)管,MOSFET和VMOS都是絕緣型的場效應(yīng)管。
VMOS是在MOS的基礎(chǔ)上改進(jìn)的一種大電流,高放大倍數(shù)(跨道)新型功率晶體管,區(qū)別就是使用了V型槽,使MOS管的放大系數(shù)和工作電流大幅提升,但是同時也大幅增加了MOS的輸入電容,是MOS管的一種大功率改經(jīng)型產(chǎn)品,但是結(jié)構(gòu)上已經(jīng)與傳統(tǒng)的MOS發(fā)生了巨大的差異。VMOS只有增強(qiáng)型的而沒有MOS所特有的耗盡型的MOS管。
晶體三極管_晶體三極管 -三極管的發(fā)明
1947年12月23日,美國新澤西州墨累山的貝爾實(shí)驗(yàn)室里,3位科學(xué)家――巴丁博士、布菜頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做著實(shí)驗(yàn)。他們在導(dǎo)體電路中正在進(jìn)行用半導(dǎo)體晶體把聲音信號放大的實(shí)驗(yàn)。3位科學(xué)家驚奇地發(fā)現(xiàn),在他們發(fā)明的器件中通過的一部分微量電流,竟然可以控制另一部分流過的大得多的電流,因而產(chǎn)生了放大效應(yīng)。這個器件,就是在科技史上具有劃時代意義的成果――晶體管。因它是在圣誕節(jié)前夕發(fā)明的,而且對人們未來的生活發(fā)生如此巨大的影響,所以被稱為“獻(xiàn)給世界的圣誕節(jié)禮物”。另外這3位科學(xué)家因此共同榮獲了1956年諾貝爾物理學(xué)獎。晶體管促進(jìn)并帶來了“固態(tài)革命”,進(jìn)而推動了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)。作為主要部件,它及時、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用,并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu),集成電路以及大規(guī)模集成電路應(yīng)運(yùn)而生,這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類的高精密裝置就變成了現(xiàn)實(shí)。
晶體三極管_晶體三極管 -工作原理
理論原理
三極管晶體三極管(以下簡稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管,(其中,N表示在高純度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而p是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
對于NPN管,它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e(Emitter)、基極b(Base)和集電極c(Collector)。如右圖所示
當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時,發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài),而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時,集電結(jié)處于反偏狀態(tài),集電極電源Ec要高于基極電源Eb。
在制造三極管時,有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時基區(qū)做得很薄,而且,要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,這樣,一旦接通電源后,由于發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但因前者的濃度基大于后者,所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發(fā)射極電流了。
由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏,注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合,被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給,從而形成了基極電流Ibo。根據(jù)電流連續(xù)性原理得:
Ie=Ib+Ic
這就是說,在基極補(bǔ)充一個很小的Ib,就可以在集電極上得到一個較大的Ic,這就是所謂電流放大作用,Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系,即:
β1=Ic/Ib
式中:β1--稱為直流放大倍數(shù),
集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為:
β=△Ic/△Ib
式中β--稱為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大,所以有時為了方便起見,對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。
三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的巨大變化。
三極管是一種電流放大器件,但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?br>
放大原理
1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū),形成發(fā)射極電流Ie。同時基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。
2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合
電子進(jìn)入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集,漸漸形成電子濃度差,在濃度差的作用下,促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散,被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合,擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。
3、集電區(qū)收集電子
由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散,同時將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動,流向基區(qū)形成反向飽和電流,用Icbo來表示,其數(shù)值很小,但對溫度卻異常敏感。
晶體三極管_晶體三極管 -三極管的分類
a.按材質(zhì)分:硅管、鍺管b.按結(jié)構(gòu)分:NPN、PNP。如圖所示。c。按功能分:開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等。
d.按功率分:小功率管、中功率管、大功率管
e.按工作頻率分:低頻管、高頻管、超頻管
f.按結(jié)構(gòu)工藝分:合金管、平面管
g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管
晶體三極管_晶體三極管 -主要參數(shù)
特征頻率fT
當(dāng)f=fT時,三極管完全失去電流放大功能。如果工作頻率大于fT,電路將不正常工作。fT稱作增益帶寬積,即fT=βfo。若已知當(dāng)前三極管的工作頻率fo以及高頻電流放大倍數(shù),便可得出特征頻率fT。隨著工作頻率的升高,放大倍數(shù)會下降。fT也可以定義為β=1時的頻率。
電壓/電流
用這個參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍。hFE
電流放大倍數(shù)。VCEO
集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時的飽和電壓。PCM
最大允許耗散功率。封裝形式
指定該管的外觀形狀,如果其它參數(shù)都正確,封裝不同將導(dǎo)致組件無法在電路板上實(shí)現(xiàn)。晶體三極管_晶體三極管 -作用
1.放大
三極管最基本的作用是放大。三極管放大電路,輸入信號Ui經(jīng)耦合電容C1加至三極管vT基極使基極電流Ib隨之變化,進(jìn)而使集電極電流Ic相應(yīng)變化,變化量為基極電流的β倍,并在集電極負(fù)載電阻Rc上產(chǎn)生較大的壓降,經(jīng)耦合電容C2隔離直流后輸出,在輸出端便得到放大了的信號電壓乩。由于輸出電壓等于電源電壓+u與Rc上壓降的差值,因此輸出電壓砜與輸入電壓U1相位相反。R1、R2為vT的基極偏置電阻。
2.振蕩
三極管可以構(gòu)成振蕩電路。圖4.56所示為電子門鈴電路,三極管VT與變壓器T等組成變壓器反饋音頻振蕩器,由于變壓器T初、次級之間的倒相作用,VT集電極的音頻信號經(jīng)T耦合后正反饋至其基極,形成振蕩。
3.電子開關(guān)
三極管具有開關(guān)作用。驅(qū)動發(fā)光二極管的電子開關(guān)電路,三極管VT即為電子開關(guān)。VT的基極由脈沖信號CP控制,當(dāng)CP=“1”時,vT導(dǎo)通,發(fā)光二極管VD發(fā)光。當(dāng)CP=“0”時,vT截止,發(fā)光二極管VD熄滅。R為限流電阻。
4.可變電阻
三極管可以用作可變電阻。錄音機(jī)錄音電平自動控制電路(ALC電路),三極管Ⅵ在這里作可變電阻用。話筒輸出的信號經(jīng)R2與VT集一射極間等效電阻分壓后,送往放大器進(jìn)行放大。由于三極管集一射極間等效電阻隨其基極電流變化而變化,而基極電流由放大器輸出信號經(jīng)整流獲得的控制電平控制,使分壓比隨輸出信號作反向改變,從而實(shí)現(xiàn)錄音電平的自動控制。
5.阻抗變換
三極管具有阻抗變換的作用。射極跟隨器電路,由于電路輸出信號自三極管Ⅵ的發(fā)射極取出,輸出電壓全部負(fù)反饋到輸入端,所以射極跟隨器具有很高的輸入阻抗磊和很低的輸出阻抗zo,常用作阻抗變換和緩沖電路。
晶體三極管_晶體三極管 -判斷類型
腳位判斷

三極管三極管的腳位判斷,三極管的腳位有兩種封裝排列形式,如右圖:
三極管是一種結(jié)型電阻器件,它的三個引腳都有明顯的電阻數(shù)據(jù),測試時(以數(shù)字萬用表為例,紅筆+,
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