(完整版)三极管工作原理及详解分解
- 格式:pdf
- 大小:13.24 MB
- 文档页数:49
三极管讲解三极管,也称为晶体三极管(Bipolar Junction Transistor,简称BJT),是一种半导体器件,用于放大和开关电信号。
它由三个半导体层组成,其中包括两个异种半导体材料(通常是N型和P型硅)和一个绝缘的基底。
三极管有三个电极,分别是发射极(Emitter,E)、基极(Base,B)和集电极(Collector,C)。
三极管的基本工作原理:1.PN结:三极管中的N型和P型半导体层形成两个PN结。
PN结是两种半导体之间的界面,具有整流性质。
2.工作状态:•当NPN三极管中的发射结极(N型)接通正电压,基极(P型)接通负电压时,发射极-基极形成正向偏置,而集电极-基极形成反向偏置。
•当PNP三极管中的发射极(P型)接通负电压,基极(N 型)接通正电压时,发射极-基极形成正向偏置,而集电极-基极形成反向偏置。
3.放大作用:当在发射极和基极之间加上一个小信号电压时,这个信号电压会影响PN结的电流,从而控制集电极和发射极之间的电流。
这种调控作用使得三极管可以作为放大器。
4.工作区域:•放大区域:在适当的工作偏置下,三极管可以进入放大工作区域,通过控制小信号电压来放大输入信号。
•截止区域:当三极管的基极电压太低时,三极管截至,电流无法通过,处于关闭状态。
•饱和区域:当三极管的基极电压适当时,电流可以通过,但达到最大值,三极管处于饱和状态。
三极管的类型:1.NPN型:N型发射极,P型基极,N型集电极。
2.PNP型:P型发射极,N型基极,P型集电极。
三极管的应用:1.放大器:用于放大小信号,如音频信号。
2.开关:用作数字和模拟电路中的开关元件。
3.振荡器:用于产生振荡信号。
4.放大电路:在无线通信和射频电路中使用。
三极管在电子领域中有广泛的应用,是许多电子设备和系统的基础元件之一。
三极管原理全总结三极管是一种深具影响力的半导体电子器件,广泛应用于电子电路中的放大、开关和稳压等功能。
下面是对三极管原理的全面总结:一、三极管的基本结构三极管由三个掺杂不同材料的半导体层片组成,分别是发射区、基区和集电区。
发射区和集电区分别是n型和p型半导体,基区是p型半导体。
发射区和集电区之间通过基区相互连接。
二、三极管的工作原理1.放大作用:当输入信号施加在三极管的基极上时,如果正相输入,即基极向正偏压施加,会使得基区内的少数载流子浓度增加,这样会缩小基区的电阻,使得大量的电子从发射极注入到基区中,即电流通过三极管的基极。
2.输出作用:当三极管的发射极和集电极之间施加正向电压时,集电极上会有较大的电压和电流输出,且集电电流与发射电流间存在放大比例。
三、三极管的工作模式1.放大模式:当发射极到基极的电压为正时,三极管处于放大工作模式。
此时,基极电压和基极电流间的关系为非线性关系,输出电流的变化可配合输入信号进行放大。
2.饱和模式:当发射极到基极的电压为负且发射电流很小时,三极管处于饱和工作模式。
此时,输出电流取决于输入电流,而与输出电压无关。
3.截止模式:当发射极到基极的电压为负且发射电流为零时,三极管处于截止工作模式。
此时,输出电流和输出电压均为零。
四、三极管动态特性1.转输特性:描述了三极管的输入电流和输出电流之间的关系,即输出电流与输入电流之间的比例。
2.频率特性:三极管的频率响应以及对不同频率信号的放大程度。
三极管的频率特性随着频率的增大而降低,一般需要根据需要选择合适的三极管型号。
3.非线性失真:三极管在放大信号时,存在一定程度上的非线性失真。
当输入信号的幅度过大时,输出信号的波形可能会失真。
4.温度特性:三极管的性能受温度的影响较大。
一般情况下,温度越高,三极管的放大能力越差。
五、三极管的应用1.放大器:三极管的放大功能使其广泛应用于各种放大器电路中,如音频放大器、功率放大器等。
2.开关:通过控制输入信号的使能,利用三极管的饱和和截止特性,实现信号转换和开关操作。
测判三极管的口诀三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:“三颠倒,找基极;PN结,定管型;顺箭头,偏转大;测不准,动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒,找基极大家知道,三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同,可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管,图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×100或R×1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见,红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时,我们任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;接着,再取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近:即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结,定管型找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则说明被测三极管为NPN型管;若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
三、顺箭头,偏转大找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1) 对于NPN型三极管,穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,此时电流的流向一定是:黑表笔→c 极→b极→e极→红表笔,电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”),所以此时黑表笔所接的一定是集电极c,红表笔所接的一定是发射极e。
三极管的工作原理详解,图文案例,立马教你搞懂大家好,我是李工,希望大家多多支持我。
今天给大家讲一下三极管。
什么是三极管?三极管全称是“晶体三极管”,也被称作“晶体管”,是一种具有放大功能的半导体器件。
通常指本征半导体三极管,即BJT管。
典型的三极管由三层半导体材料,有助于连接到外部电路并承载电流的端子组成。
施加到晶体管的任何一对端子的电压或电流控制通过另一对端子的电流。
三极管实物图三极管有哪三极?•基极:用于激活晶体管。
(名字的来源,最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上,而这种基材形成了底座连接。
)•集电极:三极管的正极。
(因为收集电荷载体)•发射极:三极管的负极。
(因为发射电荷载流子)三极管的分类三极管的应用十分广泛,种类繁多,分类方式也多种多样。
根据结构•NPN型三极管•PNP型三极管根据功率•小功率三极管•中功率三极管•大功率三极管根据工作频率•低频三极管•高频三极管根据封装形式•金属封装型•塑料封装型根据PN结材料锗三极管硅三极管除此之外,还有一些专用或特殊三极管三极管的工作原理这里主要讲一下PNP和NPN。
PNPPNP是一种BJT,其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。
在这样的配置中,设备将控制电流的流动。
PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。
二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。
NPNNPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。
NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。
在 NPN 晶体管中,电子从发射极区移动到集电极区,从而在晶体管中形成电流。
这种晶体管在电路中被广泛使用。
PNP和NPN 符号图三极管的3种工作状态分别是截止状态、放大状态、饱和状态。
接下来分享我在微信公众号看到的一种通俗易懂的讲法:三极管工作原理-截止状态三极管的截止状态,这应该是比较好理解的,当三极管的发射结反偏,集电结反偏时,三极管就会进入截止状态。
这就相当于一个关紧了的水龙头,水龙头里的水是流不出来的。
三极管的工作原理讲解三极管,也称为双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor,简称BJT),是一种基本的电子器件,广泛应用于电子电路中。
三极管是由两个PN结组成的,其中一个结称为基-发射结,另一个结称为基-集电结,正向极性从发射区域进入,称为NPN型三极管;反向极性从发射区域进入,称为PNP型三极管。
以下以NPN型三极管为例进行说明。
NPN型三极管由三个掺杂不同类型的半导体材料组成,即N型发射区域、P型基区域和N型集电区域。
发射区域连接到电源负极,集电区域连接到电源正极,基区域则是控制电流的区域。
在放大模式下,三极管的工作可以分为截止区、放大区和饱和区三个状态。
1.截止区:当基极电流为零时,三极管进入截止区。
此时集电极与发射极之间没有电流流动,相当于一个开路。
三极管在截止区状态下具有很高的电阻,可以将输入信号完全隔离。
2.放大区:当基极电流增大时,三极管进入放大区。
此时,基极电流会从基区流过,导致发射区中间的P-N结区域变为低阻状态。
这样,发射区的电流就可以通过集电区流出。
由于集电极有较低的电阻,三极管可以放大输入信号,并输出放大后的信号。
3.饱和区:当基极电流达到一定的值时,三极管进入饱和区。
此时,发射极与集电极之间的P-N结区域处于低阻状态,电流大量地从发射极流出到集电极。
三极管在饱和区状态下相当于一个导电的开关,可以将信号输出为高电平。
在开关模式下,三极管通常处于饱和区和截止区之间的状态。
在饱和区,基极电流足够大,导致发射极与集电极之间的P-N结区域处于低阻状态,电流从发射极到集电极流动,相当于一个导通的开关。
在截止区,基极电流为零,三极管处于断开状态,相当于一个断开的开关。
通过控制基极电流的大小,可以控制三极管的放大或开关功能。
因此,三极管在电子电路中被广泛应用于放大信号和控制电流的功能。
例如,它可以被用作放大器、开关、振荡器和逻辑电路等。
总之,三极管的工作原理是基于PN结的特性,在不同的工作状态下,通过控制基极电流大小,实现放大信号或控制电流的目的。
三极管有三个工作状态;截止、放大、饱和;放大状态很有学问也很复杂,多用于集成芯片,比如运放,现在不讨论;其实对信号的放大我们通常用运放处理。
三极管更多的是做一个开关管来使用,且只有截止、饱和两个状态。
截止状态看作是“关”,饱和状态看作是“开”,Ib≥1mA时,完全可以保证三极管工作在饱和状态,对于小功率的三极管此时Ic为几十到几百mA,驱动继电器、蜂鸣器等功率器件绰绰有余。
把三极管箭头理解成一个开关,如图1为NPN型三极管,按下开关S1,约1mA的Ib 流过箭头,箭尾比箭头电压高0.6V~0.7V(钳位电压),三极管工作在饱和状态,c极到e极完全导通,c极电平接近0V(GND);负载RL两端压降接近5V。
Ib与Ic电流都流入e极,根据电流方向,e极为低电平,应接地,c极接负载和电源。
如图2为PNP型三极管,按下开关S2,约1mA的Ib流过箭头,箭尾比箭头电压高0.6V~0.7V(钳位电压),三极管工作在饱和状态,e极到c极完全导通,c极电平接近5V;负载RL两端压降接近5V。
Ib与Ic电流都流出e极,根据电流方向,e极为高电平,应接电源,c极接负载和地。
如图3,对于NPN三极管,更应该在b极加一个下拉电阻(2~10k),一是为了保证b、e极间电容加速放电,加快三极管截止;二是为了保证给三极管b极一个已知逻辑状态,防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。
如图4,对于PNP三极管,更应该在b极加一个上拉电阻(2~10k),原理同上。
如图4和图5,对于感性负载,必须在负载两端并一个反向的续流二极管;三极管在关断时,线圈会自感产生很高的反向电动势,而续流二极管提供的续流通路,同时钳位反向电动势。
防止击穿三极管。
续流二极管的选型必须是快恢复二极管或肖特基二极管,两者响应速度快。
如图5,对于某些控制信号为低电平时,可能并不是真正的0V,一般在1V以内,为保证三极管完全截止,不得不在三极管b极加一个反向稳压管或正向二极管,以提高三极管导通的阈值电压(或钳位电压);根据经验,推挽输出的数字信号不用加;OC输出、二极管输出以及延时控制有必要加;通常稳压管正常的工作电流≥1mA。
三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。
这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。
我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。
三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。
二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。
从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。
一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图 3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。
三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。
例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。
三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。
为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图 4 )。
这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。
如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。
注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。
由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。
三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极e 就对应着图4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。
三极管工作原理详解三极管是一种基本的电子元器件,用于放大和开关电路中。
三极管的工作原理涉及到电子在半导体材料中的输运和控制,下面将详细解释三极管的工作原理。
三极管由三个控制电极构成,分别是发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
简单地说,三极管的原理是将电流的变化通过基极-发射极之间的输入信号,控制集电极-发射极之间的电流。
三极管是一种PNP或NPN型的双极晶体管,其中PNP型由两个P型半导体片夹着一个N型半导体片组成,而NPN型则相反。
其中,N型半导体片被称为"基础区",它夹在两个P型片(称为"发射区"和"集电区")之间。
发射极与基极之间存在一定的控制电压,控制着发射-集电之间的电流。
而控制电压由外部电源提供。
在一个放大电路中,三极管的运转主要包括三个阶段:初级、中级和最终级。
在初级阶段,从电源中输入的交流信号通过耦合器或电阻-电容耦合器的方式进入基极,将变化的电压信号转化为变化的电流信号。
这个过程称为"输入阶段"。
接下来是中级阶段,变化的电流信号经过基极-发射极结区,控制发射-集电之间的电流。
这个过程被称为"放大阶段"。
在放大过程中,三极管的输入电流Ib使得三极管的集电电流Ic因为增加而放大。
在最后一个阶段,变化的电流信号通过三极管的集电极,进一步被放大并通过负载电阻连接到电源。
这个过程称为"输出阶段",它将电流信号转换为较大的电压信号。
三极管的工作原理可以通过以下的表达式来表示:Ic=β*Ib其中,Ic是集电极的电流,Ib是基极的电流,β(beta)是三极管的放大倍数。
β的值决定了三极管的放大能力。
三极管的工作原理基于PN结的正向和反向偏置,产生内部电场。
当三极管处于截断区时,基极-发射极之间没有漏电流,三极管处于关闭状态。
当输入信号使得基极正向偏置,将会导致电子从发射区注入到基极,形成电子云,进而形成发射电流。
三极管原理全总结综述三极管是一种电子器件,也是现代电子技术中最重要的元件之一、它可以实现放大、开关、模拟和数字电路等应用。
在这篇文章中,我们将全面总结三极管的原理和应用。
总结如下:一、三极管的基本结构和工作原理三极管由三个控制区域组成:质子区、基区和集电区。
其中质子区和集电区均为P型掺杂(正负性),基区为N型掺杂(负性)。
1.放大作用原理三极管的放大作用是通过基极电流的微小变化来控制集电极电流的大幅度变化。
当输入信号的电压变化时,改变了基区的电压,从而导致电流流过集电极和发射极之间。
这样,小信号进入基极可以产生大信号输出。
2.开关作用原理三极管的开关作用是通过对基极电流的控制来实现。
当输入信号的电压足够高时,基极电流增大,导致集电极电流增大,三极管处于“开”的状态。
当输入信号的电压较低时,基极电流减小,导致集电极电流减小,三极管处于“关”的状态。
二、三极管的参数及其作用三极管有许多重要的参数,下面是其中几个重要的参数及其作用:1. 最大集电电流(IC max):表示三极管集电极电流的最大允许值。
超过该值会导致三极管损坏。
2. 最大集电极-基极电压(VCE max):表示三极管集电极与基极之间的最大电压。
超过该电压会导致击穿,并且损坏三极管。
3.直流电流放大因子(β):表示输入电流与输出电流之间的比例关系。
它越大,放大效果越好。
4.截止频率(fT):表示三极管的最高工作频率。
超过该频率,三极管无法正常工作。
三、三极管的应用三极管由于其放大、开关和调节的特性,在电子领域中有广泛的应用,下面是三极管的几个常见应用:1.放大器三极管可以放大微弱的信号,使其达到更高的功率。
它被广泛应用于音频放大器和射频放大器等领域。
2.开关三极管可以控制电流的开关,因此被广泛应用于电路开关、计算机逻辑门和数字电路等领域。
3.震荡器三极管具有正反馈的特性,可以构建震荡器电路。
它常被用于电子钟、计数器和无线电广播等领域。
4.调节器三极管可以通过调节电流和电压来控制器件的工作状态,如电压调节器、电流调节器和稳压器等。
三极管的工作原理与应用三极管是一种半导体器件,由三个区域组成,分别是发射区、基区和集电区。
它具有放大作用,可以将输入的弱信号,放大成较大的输出信号。
以下是关于三极管的工作原理与应用的详细介绍。
一、三极管的工作原理:1.PN结结构:三极管是由两个PN结组成的,其中中间的P型或N型区域称为基区,两侧的P型或N型区域称为发射区和集电区。
发射区和基区之间的结为发射结,集电区和基区之间的结为集电结。
2.偏置:三极管需要通过外部电源进行偏置,使正向偏置电流流过发射结,反向偏置电流流过集电结。
这样就形成了发射结正向偏置,集电结反向偏置的工作状态。
3.输入信号:当在基区施加输入信号时,会改变发射结的偏置电压,导致发射电流的变化。
这个变化的发射电流就代表了输入信号的变化。
4.放大作用:输入信号的微小变化会引起发射电流的变化;而发射电流的变化的倍数会通过集电电流的变化来体现。
这就实现了信号的放大效果。
二、三极管的应用:1.异常放大器:三极管可以将输入信号放大,广泛应用于音频、射频等信号的处理。
例如,在音响系统中,三极管可以将弱音频信号放大为大音量的声音。
2.开关控制:三极管在开关电路中具有重要作用。
当基极电流为零时,三极管截止,开关处于关闭状态;当基极电流为正时,三极管导通,开关处于打开状态。
这种开关控制使得三极管在电子设备中被广泛应用。
3.震荡器:三极管可以与其他元件组成震荡电路,用于产生连续振荡的信号。
例如,在收音机中,三极管可以与电感、电容等元件组成谐振电路,产生无线电信号。
4.反向保护:三极管可以用作反向保护电路,用于保护后级电路遭受高电压冲击。
当电压超过设定值时,三极管会导通,将多余电压引流到地,起到保护作用。
5.温度传感器:利用三极管的基区-发射区电流与温度之间的关系,可以设计出温度传感器。
当温度变化时,基区与发射区之间的电流也会发生变化,从而通过测量电流的变化来确定温度的变化。
三、三极管的特性:1.放大系数:三极管的放大系数是指集电电流变化与基极电流变化之间的比率。
电器工作原理中的电子器件解析三极管电子器件是现代电器中不可或缺的组成部分,其中三极管是一种常用的电子器件。
本文将对三极管的工作原理进行解析,探讨其在电器中的应用。
一、三极管概述三极管,又称晶体三极管,是一种半导体器件。
它由三个区别于材料类型与掺杂浓度的半导体材料组成,分别是发射极(Base),基极(Emittor)和集电极(Collector)。
三极管主要用于放大电流、电压和开关电路。
二、三极管的工作原理三极管是一种双极型晶体管,其工作原理基于P-N结的特性。
P-N 结是将P型半导体与N型半导体结合而成,通过掺杂不同的材料使得输运电子和空穴的能力得到改变。
在三极管中,发射极(P型)与基极(N 型)之间形成一个P-N结,基极(N型)与集电极(P型)之间形成另一个P-N结。
在正常工作状态下,当发射极与基极之间施加足够的正向电压时,电流可以从发射极流向基极,此时三极管处于放大区。
进一步增加基极电流,即可使得集电极电流显著增大。
通过控制基极电流,可以控制集电极电流的变化,实现对信号的放大和控制,这也使得三极管成为一种重要的放大器件。
三、三极管的应用1. 放大器件由于三极管具有较高的增益,广泛应用于各种放大电路中。
通过合理配置电路,可以将输入信号的弱小变化转化为输出信号的较大变化,实现信号的放大。
三极管放大器在通信设备、音频设备等领域得到广泛应用。
2. 开关电路三极管的另一个重要应用是作为开关元件。
在开关电路中,三极管可将较小的控制电流转化为较大的负载电流。
通过基极电流的控制,可以实现开关的开闭,从而控制电路的通断。
三极管开关广泛应用于计算机、自动化控制系统等领域。
3. 摄像头和显示器三极管还可以用于图像传感器和显示器中。
在数字相机和手机摄像头中,三极管可以将光线转化为电信号,实现图像的捕捉和传输。
而在显示器中,三极管则可以控制每个像素的亮度和颜色,从而实现画面的显示。
四、结语三极管作为一种常用的电子器件,在电器工作原理中发挥着重要的作用。