第3讲 半导体基础知识-三极管讲解
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电子元器件系列知识--三极管晶体三极管的结构和类型晶体三极管,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。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN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PNP和NPN两种,如图从三个区引出相应的电极,分别为基极b发射极e和集电极c。
发射区和基区之间的PN结叫发射结,集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄,而发射区较厚,杂质浓度大,PNP型三极管发射区"发射"的是空穴,其移动方向与电流方向一致,故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子,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PN结在正向电压下的导通方向。
硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN型两种类型。
三极管的封装形式和管脚识别常用三极管的封装形式有金属封装和塑料封装两大类,引脚的排列方式具有一定的规律,如图对于小功率金属封装三极管,按图示底视图位置放置,使三个引脚构成等腰三角形的顶点上,从左向右依次为e b c;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e b c。
目前,国内各种类型的晶体三极管有许多种,管脚的排列不尽相同,在使用中不确定管脚排列的三极管,必须进行测量确定各管脚正确的位置,或查找晶体管使用手册,明确三极管的特性及相应的技术参数和资料。
晶体三极管的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的变化量来控制集电极电流较大的变化量。
这是三极管最基本的和最重要的特性。
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。
晶体三极管的三种工作状态截止状态: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。
三极管的基本知识概念:半导体三极管也称双极型晶体管,晶体三极管,简称三极管,是一种电流控制电流的半导体器件。
作用:把微弱信号放大成辐值较大的电信号, 作无触点开关。
三极管工作原理半导体电子器件,有两个PN结组成,可以对电流起放大作用,有3个引脚,晶体三极管分别为集电极(c),基极(b),发射极(e),有PNP和NPN型两种,以材料分有硅材料和锗材料两种,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的。
三极管的三种工作状态截止状态: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。
主要参数特征频率f T当f= f T时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率f大于f T,电路将不正常工作.工作电压/电流用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围.h FE电流放大倍数.V CEO集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压.P CM最大允许耗散功率.晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。
为了便于比较,将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表,供大家参考。
名称共发射极电路共集电极电路(射极输出器)共基极电路输入阻抗中(几百欧~几千欧)大(几十千欧以上)小(几欧~几十欧)输出阻抗中(几千欧~几十千欧)小(几欧~几十欧)大(几十千欧~几百千欧)电压放大倍数大小(小于1并接近于1)大电流放大倍数大(几十)大(几十)小(小于1并接近于1)功率放大倍数大(约30~40分贝)小(约10分贝)中(约15~20分贝)频率特性高频差好好应用多级放大器中间级低频放大输入级、输出级或作阻抗匹配用高频或宽频带电路及恒流源电路应用NPN型三极管相当于常闭型水龙头,在没有用力打开水闸时,水龙头是关着的,NPN型三极管在基极(b)没有电压或接地时,集电极(c)到发射极(e)是关掉的,处于断路状态。
详解npn三极管的原理和应用一、npn三极管的原理npn三极管(NPN Transistor,NPN: Negative-Positive-Negative)是一种常见的双极型晶体管,属于半导体器件的一种。
它由两个P型半导体夹一个N型半导体构成。
以下是npn三极管的工作原理:1.基本结构:npn三极管由Emitter(发射极)、Base(基极)和Collector(集电极)三个区域组成。
NPN的发射极是N型半导体,Base是P 型半导体,Collector是N型半导体。
2.工作原理:当正向偏置电压(VBE)施加在Base和Emitter之间时,电流开始流动,因为N型发射极区域的多数载流子向P型基区域移动。
这被称为发射级。
当Collecto极施加一个正向电压(VCE)时,集电极区域的大多数载流子也向基区域移动。
这个区域称为集电级。
3.放大特性:npn三极管是一种放大器,输入电流的改变可以通过控制输出电流来放大。
这种放大效应是由于发射级和集电级之间的关系产生的。
二、npn三极管的应用npn三极管有很多应用,包括以下几个方面:1. 放大器npn三极管可以作为电流放大器,将小信号放大到更大的电流。
通过调节输入电流,可以控制输出电流的放大倍数。
这使得npn三极管可以在许多电子设备中用作声音放大器、电视和无线通信设备等。
2. 开关由于npn三极管具有电流放大特性,它也可以用作开关。
当基极-发射极间的电压(VBE)达到一定的阈值时,三极管会打开,导通电流。
当电压低于阈值时,三极管关闭,断开电流。
这使得npn三极管能够在数字电路中用作开关,实现许多逻辑电路。
3. 震荡器npn三极管可以构成震荡器,用于产生特定频率的振荡信号。
这种振荡器常用于无线电和通信设备中。
4. 温度传感器由于npn三极管的输入电流和输出电流之间有温度相关的特性,故npn三极管可以用作温度传感器。
温度变化会导致npn三极管的电流变化,通过测量这种变化可以获得温度信息。
三极管基础知识三极管是一种半导体器件,也是电子电路中最常用的元件之一。
它由三个掺杂不同材料的半导体层构成,分别为发射极、基极和集电极。
三极管的主要作用是放大电流和控制电流,因此被广泛应用于放大器、开关电路、振荡器等电子电路中。
三极管的结构三极管的结构可以分为PNP型和NPN型两种。
PNP型三极管的结构是以P型半导体为基底,两个N型半导体夹在中间,形成一个NPN结构。
NPN型三极管的结构则是以N型半导体为基底,两个P型半导体夹在中间,形成一个PNP结构。
在三极管中,发射极和集电极之间的区域被称为“空间电荷区”,而基极则是控制电流的关键部分。
三极管的工作原理三极管的工作原理可以用PNP型三极管为例来说明。
当PNP型三极管的发射极接通正电压,基极接通负电压时,发射极和基极之间的空间电荷区会变窄,电子就可以从发射极流向基极。
当基极电压变化时,空间电荷区的宽度也会发生变化,从而控制电子的流动。
当基极电压足够大时,空间电荷区会变得非常窄,电子就可以从基极流向集电极,从而放大电流。
三极管的放大作用三极管的放大作用是通过控制基极电流来实现的。
当基极电流变化时,空间电荷区的宽度也会发生变化,从而控制电子的流动。
当基极电压足够大时,空间电荷区会变得非常窄,电子就可以从基极流向集电极,从而放大电流。
因此,三极管可以将微弱的信号放大成较大的信号,从而实现放大作用。
三极管的开关作用三极管的开关作用是通过控制基极电流来实现的。
当基极电流为零时,三极管处于关闭状态,集电极和发射极之间的电阻非常大,电流无法通过。
当基极电流足够大时,三极管处于开启状态,集电极和发射极之间的电阻非常小,电流可以通过。
因此,三极管可以用作开关电路,实现电路的开关控制。
三极管的振荡作用三极管的振荡作用是通过控制基极电流来实现的。
当基极电流变化时,空间电荷区的宽度也会发生变化,从而控制电子的流动。
当基极电压足够大时,空间电荷区会变得非常窄,电子就可以从基极流向集电极,从而放大电流。