史上最详细图解三极管
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三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面,如图1所示,可有PNP和NPN两种组合。
三个接出来的端点依序称为射极(emitter)、基极(base)和集极(collector),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出NPN与PNP三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为N型半导体,和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时,两个PN接面都会形成耗尽区,将中性的P型区和N型区隔开。
图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压,而BC极间的pn接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。
EB接面的空乏区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。
图2(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例,射极的电洞注入基极的n型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。
IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InB? E(这部分是三极管作用不需要的部分)。
InB? E在射极与与电洞复合,即InB? E=I Erec。
三极管工作原理两种组合。
三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集极(collector, C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出 npn与pnp三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为n型半导体,和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中性的p型区和n型区隔开。
图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压,而BC极间的pn接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。
图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。
E B接面的空乏区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。
图2(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。
以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例,射极的电洞注入基极的n型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。
当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。
I C的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。
基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InB? E(这部分是三极管作用不需要的部分)。
I nB? E在射极与与电洞复合,即InB? E=IErec。
pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地在图3(a)中看出。
三极管地类型和结构原理图目前,国内各种类型地晶体三极管有许多种,管脚地排列不尽相同,在使用中不确贴片三极管型号查询定管脚排列地三极管,必须进行测量确定各管脚正确地位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管地特性及相应地技术参数和资料.晶体三极管地电流放大作用晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小地变化量来控制集电极电流较大地变化量.这是三极管最基本地和最重要地特性.我们将ΔΔ地比值称为晶体三极管地电流放大倍数,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地变化也会有一定地改变.晶体三极管地三种工作状态截止状态:当加在三极管发射结地电压小于结地导通电压,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地断开状态,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地电压大于结地导通电压,并处于某一恰当地值时,三极管地发射结正向偏置,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=ΔΔ,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地电压大于结地导通电压,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地增大而增大,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地电压很小,集电极和发射极之间相当于开关地导通状态.三极管地这种状态我们称之为饱和导通状态.根据三极管工作时各个电极地电位高低,就能判别三极管地工作状态,因此,电子维修人员在维修过程中,经常要拿多用电表测量三极管各脚地电压,从而判别三极管地工作情况和工作状态.使用多用电表检测三极管三极管基极地判别:根据三极管地结构示意图,我们知道三极管地基极是三极管中两个结地公共极,因此,在判别三极管地基极时,只要找出两个结地公共极,即为三极管地基极.具体方法是将多用电表调至电阻挡地×挡,先用红表笔放在三极管地一只脚上,用黑表笔去碰三极管地另两只脚,如果两次全通,则红表笔所放地脚就是三极管地基极.如果一次没找到,则红表笔换到三极管地另一个脚,再测两次;如还没找到,则红表笔再换一下,再测两次.如果还没找到,则改用黑表笔放在三极管地一个脚上,用红表笔去测两次看是否全通,若一次没成功再换.这样最多没量次,总可以找到基极.三极管类型地判别:三极管只有两种类型,即光敏三极管检测型和型.判别时只要知道基极是型材料还型材料即可.当用多用电表×挡时,黑表笔代表电源正极,如果黑表笔接基极时导通,则说明三极管地基极为型材料,三极管即为型.如果红表笔接基极导通,则说明三极管基极为型材料,三极管即为型.三极管地基本放大电路基本放大电路是放大电路中最基本地结构,是构成复杂放大电路地基本单元.它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流地特性,或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流地特性,实现信号地放大.本章基本放大电路地知识是进一步学习电子技术地重要基础.基本放大电路一般是指由一个三极管或场效应管组成地放大电路.从电路地角度来看,可以将基本放大电路看成一个双端口网络.放大地作用体现在如下方面:.放大电路主要利用三极管或场效应管地控制作用放大微弱信号,输出信号在电压或电流地幅度上得到了放大,输出信号地能量得到了加强..输出信号地能量实际上是由直流电源提供地,只是经过三极管地控制,使之转换成信号能量,提供给负载.共射组态基本放大电路地组成共射组态基本放大电路是输入信号加在加在基极和发射极之间,耦合电容器和视为对交流信号短路.输出信号从集电极对地取出,经耦合电容器隔除直流量,仅将交流信号加到负载电阻之上.放大电路地共射组态实际上是指放大电路中地三极管是共射组态.在输入信号为零时,直流电源通过各偏置电阻为三极管提供直流地基极电流和直流集电极电流,并在三极管地三个极间形成一定地直流电压.由于耦合电容地隔直流作用变频器工作原理图,直流电压无法到达放大电路地输入端和输出端.当输入交流信号通过耦合电容和加在三极管地发射结上时,发射结上地电压变成交、直流地叠加.放大电路中信号地情况比较复杂,各信号地符号规定如下:由于三极管地电流放大作用,要比大几十倍,一般来说,只要电路参数设置合适,输出电压可以比输入电压高许多倍.中地交流量有一部分经过耦合电容到达负载电阻,形成输出电压.完成电路地放大作用.由此可见,放大电路中三极管集电极地直流信号不随输入信号而改变,而交流信号随输入信号发生变化.在放大过程中,集电极交流信号是叠加在直流信号上地,经过耦合电容,从输出端提取地只是交流信号.因此,在分析放大电路时,可以采用将交、直流信号分开地办法,可以分成直流通路和交流通路来分析.放大电路地组成原则:.保证放大电路地核心器件三极管工作在放大状态,即有合适地偏置.也就是说发射结正偏,集电结反偏..输入回路地设置应当使输入信号耦合到三极管地输入电极,形成变化地基极电流,从而产生三极管地电流控制关系,变成集电极电流地变化..输出回路地设置应该保证将三极管放大以后地电流信号转变成负载需要地电量形式(输出电压或输出电流).晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路地核心元件.它最主要地功能是电流放大和开关作用.三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近地结,两个结把正块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有和两种.三极管地结构示意图如图所示,电路符号如图所示.从三个区引出相应地电极,分别为基极发射极和集电极.发射区和基区之间地结叫发射结,集电区和基区之间地三极管参数结叫集电极.基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,型三极管发射区"发射"地是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;型三极管发射区"发射"地是自由电子,其移动方向与电流方向相反,故发射极箭头向外.发射极箭头向外.发射极箭头指向也是结在正向电压下地导通方向.硅晶体三极管和锗晶体三极管都有型和型两种类型.三极管地材料三极管地材料有锗材料和硅材料.它们之间最大地差异就是起始电压不一样.锗管结地导通电压为左右,而硅管结地导通电压为~.在放大电路中如果用同类型地锗管代换同类型地硅管,或用同类型地硅管代换同类型地锗管一般是可以地,但都要在基极偏置电压上进行必要地调整,因为它们地起始电压不一样.但在脉冲电路和开关电路中不同材料地三极管是否能互换必须具体分析,不能盲目代换.三极管地封装形式和管脚识别常用三极管地封装形式有金属封装和塑料封装两大类,引脚地排列方式具有一定地规律.对于小功率金属封装三极管,底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形地顶点上,从左向右依次为;对于中小功率塑料三极管按图使其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,则从左到右依次为. 目前,国内各种类型地晶体三极管有许多种,管脚地排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列地三极管,必须进行测量确定各管脚正确地位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管地特性及相应地技术参数和资料.。
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。
三极管的三个引脚是什么意思?
三极管是电子电路中最常用的基本元器件,因为有三个极:基极、集电极和发射极,所以称之为三极管,也称之为双极型晶体管BJT (Bipolar Junction Transistor)。
三极管的三个引脚分别是:基极,用字母B表示(Base);集电极,用字母C表示(Collector)和发射极,用字母E表示(Emitter),下图是三极管的基本结构。
▲三极管的结构
▲三极管的电路图符号
三极管是由两个PN结经过特殊的工艺制作而成的,以NPN三极管为例,
基极:掺杂浓度最低,也是最薄的,基极是三极管的控制端,相当于水龙头的开关,控制水流量。
集电极:面积最大,发射极:掺杂的浓度最高,所以当三极管施
加一定的电压时,电子按特定的方向运动,形成电流。
▲三极管的结构示意图
▲NPN三极管的电流放大原理
实例说明
下面举个简单的实例说明三极管的功能,下图为使用NPN三极管控制LED指示灯的原理。
▲NPN三极管控制LED指示灯原理
给基极输入一定的电压,当输入电压大于0.6V时(注:0.6V为三极管的开启电压,硅材料三极管0.6V左右,锗材料三极管0.3V左右),三极管开始有基极电流Ib,集电极和发射极也有电流,集电极电流Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,β为三极管的放大倍数。
当输入电压慢慢变大时,基极电流慢慢变大,集电极电流也慢慢变大,此区间三极管处于线性放大区,当基极电流增大时,集电极电流不再变大,此时三极管已达到饱和状态。
控制输入端的电压可以控制三极管集电极的电流,也就是控制流过LED指示灯的电流。
晶体管(三极管)内部结构、管脚识别及电流放大原理图文说明晶体管实物如图2.2 所示。
图2.2晶体管实物1.晶体管的结构与电路符号半导体晶体管由于在工作时半导体中的电子和空穴两种载流子都起作用,所以属于双极型器件,也称双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)。
晶体管的种类很多,按照半导体材料的不同,可分为硅管、锗管;按功率分为小功率管、中功率管和大功率管;按照频率分为高频管和低频管;按照制造工艺分为合金管和平面管等。
通常按照结构的不同分为两种类型:NPN型管和PNP 型管。
图2.3给出了NPN和PNP 管的结构示意图及其图形和文字符号,符号中的箭头方向是晶体管的实际电流方向。
文字符号有时也采用大写。
图2.3晶体管的结构示意与图形和文字符号2.晶体管的判别要准确地了解一只晶体管的类型、性能与参数,可用专门的测量仪器进行测试,但一般粗略判别晶体管的类型和引脚,可直接通过晶体管的型号简单判断,也可利用万用表测量的方法判断。
下面具体介绍其型号的意义及利用万用表简单测量的方法。
⑴晶体管型号的意义晶体管的型号一般由五大部分组成,如3AX31A、3DG12B、3CG14G等。
下面以3DG110B 为例来说明各部分的命名含义。
3D G110B电极数材料与类型功能序号规格号①第一部分由数字组成,表示电极数。
“3”代表晶体管。
②第二部分由字母组成,表示晶体管的材料与类型。
A表示PNP型锗管,B表示NPN 型锗管,C表示PNP型硅管,D表示NPN型硅管。
③第三部分由字母组成,表示晶体管的类型,即表明管子的功能。
④第四部分由数字组成,表示晶体管的序号。
⑤第五部分由字母组成,表示晶体管的规格号。
⑵判别晶体管的引脚、管型及好坏晶体管的引脚必须正确辨认,否则,不但接入电路不能正常工作,还可能烧坏晶体管。
当晶体管上标记不清楚时,可以用万用表来初步确定晶体管的类型(NPN型还是PNP 型),并辨别出e、b、c三个电极。
三极管基本知识及电子电路图详解
"晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件" 在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。
广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:
三极管的发明
晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封;
大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构
核心是“PN”结
是两个背对背的PN结
可以是NPN组合,也或以是PNP组合
由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!
NPN型三极管结构示意图
硅NPN型三极管的制造流程
管芯结构切面图。
多图详解三极管基本知识及电子电路图广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:三极管的发明晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封;大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构核心是“PN”结是两个背对背的PN结可以是NPN组合,也或以是PNP组合由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!NPN型三极管结构示意图硅NPN型三极管的制造流程管芯结构切面图工艺结构特点:发射区高掺杂:为了便于发射结发射电子,发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度,且发射结的面积较小;基区尺度很薄:3~30μm,掺杂浓度低;集电结面积大:集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体,但集电区的掺杂浓度要低,面积要大,便于收集电子。
三极管不是两个PN结的间单拼凑,两个二极管是组成不了一个三极管的!工艺结构在半导体产业相当重要,PN结不同材料成份、尺寸、排布、掺杂浓度和几何结构,能制成各样各样的元件,包括IC。
三极管电路符号三极管电流控制原理示意图三极管基本电路外加电压使发射结正向偏置,集电结反向偏置。
集/基/射电流关系:IE = IB + ICIC = β * IB如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0三极管特性曲线输入特性曲线集-射极电压UCE为某特定值时,基极电流IB与基-射电压UBE 的关系曲线。
UBER是三极管启动的临界电压,它会受集射极电压大小的影响,正常工作时,NPN硅管启动电压约为0.6V;UBE<uber时,三极管高绝缘,ube>UBER时,三极管才会启动;</uber时,三极管高绝缘,ube>UCE增大,特性曲线右移,但当UCE>1.0V后,特性曲线几乎不再移动。
史上最详细图解三极管
"晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件"
在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。
广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:
三极管的发明
晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封;
大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构
核心是“PN”结。