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半導(dǎo)體三極管
閱讀�7552�(shí)間:2017-07-19 09:47:26

    半導(dǎo)�三極�又稱(chēng)�晶體三極管”或�晶體��。具有三�(gè)電極,能起放�、振蕩或�(kāi)�(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器��

分類(lèi)

    半導(dǎo)體三極管的種�(lèi)很多,分�(lèi)方法也有多種。下面按用�、頻�、功�、材料等�(jìn)行分�(lèi)�

    1)按材料和極性分有硅材料的NPN和PNP三極�.鍺材料的NPN和PNP三極管�

    2)按用途分有高、中頻放大管、低頻放大管、低噪聲放大�、光電管、開(kāi)�(guān)�、高反壓管、達(dá)林頓�、帶阻尼的三極管等�

    3)按功率分有小功率三極�、中功率三極�、大功率三極��

    4)按工作頻率分有低頻三極管、高頻三極管和超高頻三極管�

    5)按制作工藝分有平面型三極�、合金型三極�、擴(kuò)散型三極管�

    6)按外形封裝的不同可分為金屬封裝三極管、玻璃封裝三極管、陶瓷封裝三極管、塑料封裝三極管等�

作用

    把微弱信�(hào)放大成輻值較大的電信�(hào)� 也用作無(wú)觸點(diǎn)�(kāi)�(guān)�

工作原理

    晶體三極管(以下�(jiǎn)�(chēng)三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅�。而每一種又有NPN和PNP兩種�(jié)�(gòu)形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極�,(其中,N表示在高純度硅中加入�,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�,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�,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原�?!?duì)于NPN�,它是由2塊N型半�(dǎo)體中間夾著一塊P型半�(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN�(jié)�(chēng)為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN�(jié)�(chēng)為集電結(jié),三條引�(xiàn)分別�(chēng)為發(fā)射極e、基極b和集電極c�

    �(dāng)b�(diǎn)電位高于e�(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏�(shí),發(fā)射結(jié)處于正偏狀�(tài),而C�(diǎn)電位高于b�(diǎn)電位幾伏�(shí),集電結(jié)處于反偏狀�(tài),集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管�(shí),有意識(shí)地使�(fā)射區(qū)的多�(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時(shí)基區(qū)做得很薄,而且,要�(yán)格控制雜�(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�(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多�(shù)載流子(空穴)很容易地越�(guò)�(fā)射結(jié)互相�?qū)Ψ綌U(kuò)�,但因前者的濃度基大于后�,所以通過(guò)�(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱(chēng)為發(fā)射極電流�。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反�,注入基區(qū)的電子大部分越過(guò)集電�(jié)�(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�(jìn)行復(fù)�,被�(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新�(bǔ)�,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(shuō),在基極�(bǔ)充一�(gè)很小的Ib,就可以在集電極上得到一�(gè)較大的Ic,這就是所謂電流放大作�,Ic與Ib是維持一定的比例�(guān)�,即:�1=Ic/Ib 式中:�1--�(chēng)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�--�(chēng)為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時(shí)β1和β的�(shù)值相差不�,所以有�(shí)為了方便起見(jiàn),對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器�,但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過(guò)電阻�(zhuǎn)�?yōu)殡妷悍糯笞饔�?/FONT>

特點(diǎn)

    半導(dǎo)體三極管(簡(jiǎn)�(chēng)三極管)是內(nèi)部含�2�(gè)PN�(jié),并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類(lèi)�,這兩種類(lèi)型的三極管從工作特性上可互相彌�(bǔ),所謂OTL電路中的�(duì)管就是由PNP型和NPN型配�(duì)使用。電�(huà)�(jī)中常用的PNP型三極管有:A92�9015等型�(hào);NPN型三極管有:A42�9014�9018�9013�9012等型�(hào)�

主要參數(shù)

    晶體三極管的參數(shù)可分為直流參�(shù)、交流參�(shù)、極限參�(shù)、特征頻率。晶體三極管的參�(shù)是使用和選用晶體三極管時(shí)的重要依�(jù),為此了解晶體三極管的參�(shù)可避免選用或使用不當(dāng)而引起管子的損壞�

    (1)直流參數(shù)�

    1)集電極―基極反向電流I(CBO)。當(dāng)�(fā)射極�(kāi)�、在集電極和基極間加上規(guī)定的反向電壓�(shí),集電結(jié)中的漏電流就�(chēng)I(CBO)此值越小表明晶體管的熱�(wěn)定性越好。一般小功率管約1OμA左右,硅管更小些�

    2)集電極一一�(fā)射極反向電流I(CBO)也稱(chēng)穿透電�。它是指基極�(kāi)路時(shí),在集電極和�(fā)射極之間加上�(guī)定的反向電壓�(shí),集電極的漏電流。此值越小越�。硅管一般較�,約�1μA以下。如果測(cè)試中�(fā)�(xiàn)此值較�,此管就不易使用�

    (2)極限參數(shù)�

    1)集電極允許電流I(CM )   �(dāng)三極管的β值下降到值的一半時(shí),管子的集電極電流就�(chēng)集電極允許電�。當(dāng)管子的集電極電流Ic超過(guò)一定值時(shí),將引起晶體管某些參�(shù)的變�,最明顯的是β值下降。因�,實(shí)際應(yīng)用時(shí)Ic要小于I(CM °)

    2)集電極允許耗散功率P(CM)�(dāng)晶體管工作時(shí),由于集電極要耗散一定的功率而使集電�(jié)�(fā)�,當(dāng)溫度�(guò)高時(shí)就會(huì)�(dǎo)致參�(shù)的變�,甚至燒毀晶體管。為此規(guī)定晶體管集電極溫度升高到不至于將集電極燒毀所消耗的功率,就成為集電極耗散功率。使用時(shí)為提高P(CM)�,可給大功率管子加上散熱�,散熱片愈大其P(CM)值就提高得越��

    3)集電極發(fā)射極反向擊穿電壓BU(CEO)�(dāng)基極�(kāi)路時(shí),集電極和發(fā)射極之間允許加的電壓。在�(shí)際應(yīng)用時(shí),加到集電極和發(fā)射極之間的電�,一定要小于BU(CEO),否則將損壞三極��

    (3)電流放大系數(shù)�

    1)直流放大系數(shù)β"或用h(FE)表示。它是指�(wú)交流信號(hào)�(shí),共�(fā)射極電路,集電極輸出直流I(B)和基極輸入直流幾的比值�

    �:β=I(c)/I(B)

    β是衡量三極管電流放大能力的一�(gè)重要參數(shù),但�(duì)于同一�(gè)三極管來(lái)�(shuō),在不同的集電極電流下有不同的�.

    2)交流放大系數(shù)β也可用h(FE);表示。這�(gè)參數(shù)是指有交流信�(hào)輸人�(shí),在共發(fā)射極電路中,集電極電流的變化量△AIc和基極電流的變化量△I(B)的比��

    即�=△Ic/△I(B)

    以上兩�(gè)參數(shù)分別表明了三極管�(duì)直流電流的放大能力和�(duì)交流電流的放大能力。但由于這兩�(gè)參數(shù)值近似相�,即β≈β,因此在實(shí)際使用時(shí)一般不再區(qū)��

    由于生產(chǎn)工藝的原因,即使同一批生�(chǎn)的管�,其β值也是不一樣的,為方便�(shí)�,廠家有�(shí)將尸值標(biāo)記在三極管上,供使用者選��

    (4)特征頻率�  �?yàn)槭惦S工作頻率的升高而下降,頻率越高,β下降的越嚴(yán)重。三極管的特征頻率光是指尸值下降到1�(shí)的頻率�。就是說(shuō)在這�(gè)頻率下工作的三極管,已失去放大能�,即f(T)是三極管使用中的極限頻率,因此在選用三極管時(shí),一般管子的特征頻率品要比電路的1作頻率至少高�3倍以�。但不是f(T)越高越好,如果選的太�,就�(huì)引起電路的振��

解釋

    半導(dǎo)體三極管又稱(chēng)“晶體三極管”或“晶體管”。具有三�(gè)電極,能起放大、振蕩或�(kāi)�(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器�。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩�(gè)能相互影響的pn�(jié),組成一�(gè)pnp(或npn)�(jié)�(gòu)。中間的n區(qū)(或p區(qū))叫基區(qū),兩邊的區(qū)域叫�(fā)射區(qū)和集電區(qū),這三部分各有一條電極引�(xiàn),分別叫基極b、發(fā)射極e和集電極c。是能起放大、振蕩或�(kāi)�(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器��

�(fā)明人

    1947�12�23�,美�(guó)新澤西州墨累山的貝爾�(shí)�(yàn)室里�3位科�(xué)家——巴丁博�、布菜頓博士和肖克萊利博士在緊張而又有條不紊地做著實(shí)�(yàn)。他�?cè)�?dǎo)體電路中正在�(jìn)行用半導(dǎo)體晶體管把聲音信�(hào)放大的實(shí)�(yàn)�3位科�(xué)家驚奇地�(fā)�(xiàn),在他們發(fā)明的器件中通過(guò)的一部分微量電流,竟然可以控制另一部分流過(guò)的大得多的電�,因而產(chǎn)生了放大效應(yīng)。這�(gè)器件,就是在科技史上具有劃時(shí)代意義的成果——晶體管。因它是在圣誕節(jié)前夕�(fā)明的,而且�(duì)人們未�(lái)的生活發(fā)生如此巨大的影響,所以被�(chēng)為“獻(xiàn)給世界的圣誕節(jié)禮物�。另�,�3位科�(xué)家因此共同榮獲了1956年諾貝爾物理�(xué)�(jiǎng)�

    晶體管促�(jìn)并帶�(lái)了“固�(tài)革命�,�(jìn)而推�(dòng)了全球范圍內(nèi)的半�(dǎo)體電子工�(yè)。作為主要部件,它及�(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到�(yīng)�,并�(chǎn)生了巨大的經(jīng)�(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線(xiàn)路的�(jié)�(gòu),集成電路以及大�(guī)模集成電路應(yīng)�(yùn)而生,這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類(lèi)的高精密裝置就變成了�(xiàn)�(shí)�

名稱(chēng)�(lái)�

    由于三極管的�(jié)�(gòu)和外形特征,它有三�(gè)接出�(lái)的端�(diǎn),所以便被形象的命名為三極管�

三種工作狀�(tài)

    截止?fàn)顟B(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電�,基極電流為�,集電極電流和發(fā)射極電流都為�,三極管這時(shí)失去了電流放大作�,集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)�(guān)的斷�(kāi)狀�(tài),我們稱(chēng)三極管處于截�?fàn)顟B(tài)�

    放大狀�(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電�,并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí),三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置,這時(shí)基極電流�(duì)集電極電流起著控制作用,使三極管具有電流放大作用,其電流放大倍數(shù)β=ΔIc/ΔIb,這時(shí)三極管處放大狀�(tài)�

    飽和�(dǎo)通狀�(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電�,并�(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí),集電極電流不再隨著基極電流的增大而增�,而是處于某一定值附近不怎么變化,這時(shí)三極管失去電流放大作�,集電極和發(fā)射極之間的電壓很�,集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)�(guān)的導(dǎo)通狀�(tài)。三極管的這種狀�(tài)我們稱(chēng)之為飽和�(dǎo)通狀�(tài)�

    根據(jù)三極管工作時(shí)各�(gè)電極的電位高�,就能判別三極管的工作狀�(tài),因�,電子維修人員在維修�(guò)程中,經(jīng)常要拿多用電表測(cè)量三極管各腳的電壓,從而判別三極管的工作情況和工作狀�(tài)�

電流放大作用

    晶體三極管具有電流放大作�,其�(shí)�(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量�(lái)控制集電極電流較大的變化�。這是三極管最基本的和最重要的特�。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱(chēng)為晶體三極管的電流放大倍數(shù),用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)�(duì)于某一只三極管�(lái)�(shuō)是一�(gè)定�,但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也�(huì)有一定的改變�

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