三極管的發(fā)明晶體三極管出現(xiàn)之前是真空電子三極管在電子電路中以放大、開關功能控制電流。真空電子管存在笨重、耗能、反應慢等缺點。二戰(zhàn)時,上急切需要一種穩(wěn)定可靠、快速靈敏的電信號放大元件,研究成果在二戰(zhàn)結(jié)束后獲得。早期,由于鍺晶體較易獲得,主要研制應用的是鍺晶體三極管。硅晶體出現(xiàn)后,由于硅管生產(chǎn)工藝很高效,鍺管逐漸被淘汰。經(jīng)半個世紀的發(fā)展,三極管種類繁多,形貌各異。小功率三極管一般為塑料包封;大功率三極管一般為金屬鐵殼包封。三級管硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。貼片三極管接線圖
三極管由于集電結(jié)是反向偏置電壓,空間電荷區(qū)的內(nèi)電場被進一步加強(PN結(jié)變寬),這樣反而對基區(qū)擴散到集電結(jié)邊境的載流子電子有很強的吸引力(電子帶負電,同性相斥異性相吸),使它們很快漂移過集電結(jié)(電場的吸引或排斥作用引起的載流子移動叫做漂移),從而形成集電極電流Icn(方向與電子漂移方向相反)。很明顯,Icn=Ien-Ibn,因為百萬大軍一小部分在基區(qū),剩下的大部分在集電區(qū)。在多數(shù)載流子電子進入到集電區(qū)后,集電區(qū)(N型)的少數(shù)載流子空穴與基區(qū)(P型)的少數(shù)載流子電子也會產(chǎn)生漂移運動,形成了電流Icbo,而另有一些會跨過基區(qū)到達發(fā)射區(qū)從而形成Iceo。中山特快恢復三極管參數(shù)BJT、JFET、MOS管,半導體三極管里較基礎、較重要的三劍客。
三極管將電阻Rc換成一個燈泡,那么當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)β),三極管就飽和,相當于開關閉合,燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加,那么燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。但是在實際使用中要注意,在開關電路中,飽和狀態(tài)若在深度飽和時會影響其開關速度,飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時是淺度飽和,遠大于集電極電流時是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉(zhuǎn)換速度。
三極管的工作原理:是輸出信號范圍的要求,如果沒有加偏置,那么只有對那些增加的信號放大,而對減小的信號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當輸入的基極電流變小時,集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時,集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。因為發(fā)射區(qū)多子濃度高,使大量電子從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū),擴散運動形成發(fā)射極電流 ;因為基區(qū)薄且多子濃度低,使極少數(shù)擴散到基區(qū)的電子與空穴復合,復合運動形成基極電流 ;因為集電區(qū)面積大,在外電場作用下大部分擴散到基區(qū)的電子漂移到集電區(qū),漂移運動形成集電極電流 。三極管的工作狀態(tài)有四個,放大、截止、飽和、倒置。
發(fā)射結(jié)加正偏時,從發(fā)射區(qū)將有大量的電子向基區(qū)擴散,形成的電流為IEN。與PN結(jié)中的情況相同。從基區(qū)向發(fā)射區(qū)也有空穴的擴散運動,但其數(shù)量小,形成的電流為IEP。這是因為發(fā)射區(qū)的摻雜濃度遠大于基區(qū)的摻雜濃度。 進入基區(qū)的電子流因基區(qū)的空穴濃度低,被復合的機會較少。又因基區(qū)很薄,在集電結(jié)反偏電壓的作用下,電子在基區(qū)停留的時間很短,很快就運動到了集電結(jié)的邊上,進入集電結(jié)的結(jié)電場區(qū)域,被集電極所收集,形成集電極電流ICN。在基區(qū)被復合的電子形成的電流是 IBN。 另外,因集電結(jié)反偏,使集電結(jié)區(qū)的少子形成漂移電流ICBO。晶體三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)。深圳高頻三極管
三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導通電壓,基極電流為零。貼片三極管接線圖
三極管基極有電流流動時;由于B極和E極之間有正向電壓,所以電子從發(fā)射極向基極移動,又因為C極和E極間施加了反向電壓,因此,從發(fā)射極向基極移動的電子,在高電壓的作用下,通過基極進入集電極。于是,在基極所加的正電壓的作用下,發(fā)射極的大量電子被輸送到集電極,產(chǎn)生很大的集電極電流?;鶚O無電流流動時;在B極和E極之間不能施加電壓的狀態(tài)時,由于C極和E極間施加了反向電壓,所以集電極的電子受電源正電壓吸引而在C極和E極之間產(chǎn)生空間電荷區(qū),阻礙了從發(fā)射極向集電極的電子流動,因而就沒有集電極電流產(chǎn)生。貼片三極管接線圖
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