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10個問題讓你學(xué)懂三極管

2022年08月18日 09:43 華秋商城 作者:華秋商城 用戶評論(0

問題1:什么是三極管?

三極管,也叫晶體管,是一種控制電流半導(dǎo)體器件。這里的“控制電流”多指放大電流信號。除了放大電流,三極管還常用作開關(guān)。

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三極管電路符號

問題2:三極管在電路中的作用是什么?

主要兩種作用:模擬電路主要用于放大信號,數(shù)字電路主要用于無觸點開關(guān)。

問題3:三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是怎么樣的?

二極管PN結(jié),我想大家應(yīng)該熟悉:

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PN結(jié)

三極管可以看作由兩個PN結(jié)組成,有兩種組合方式:PN-NP,形成PNP三極管;NP-PN,形成NPN三極管。無論是NPN三極管還是PNP三極管,都會有三個極:基極(b)、集電極(c)、發(fā)射極(e)。

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值得一提的是,三極管里的P型和N型半導(dǎo)體摻雜濃度是不一樣的(劃重點!后面要考)。比如NPN三極管,其e極連接的發(fā)射區(qū)是高濃度N型半導(dǎo)體,b極連接的基區(qū)是正常濃度的P型半導(dǎo)體,c極連接的集電區(qū)是正常濃度的N型半導(dǎo)體。

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NPN三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫截圖

問題4:命名b極、c極、e極,有什么特殊含義嗎?

三極管極腳的命名,體現(xiàn)了三極管工作時的電子運動狀態(tài)。

發(fā)射極(e):Emitter,發(fā)射的意思,指發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子;

基極(b):Base,基地的意思,在基區(qū)中電子會發(fā)生擴散與復(fù)合運動;

集電極(c):Collector,收集的意思,指集電區(qū)收集電子。

問題5:PNP型與NPN型的區(qū)別是什么?

①。結(jié)構(gòu)不同:PNP型三極管是由2塊P型半導(dǎo)體中間夾著1塊N型半導(dǎo)體所組成的三極管;NPN型三極管是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著1塊P型半導(dǎo)體所組成的三極管。

②.PN結(jié)方向不同:PNP是共陰極,即兩個PN結(jié)的N結(jié)相連做為基極;NPN則剛好于此相反。

③。兩者的電源極性不同。

PNP型三極管與NPN型三極管更多的是結(jié)構(gòu)不同,但兩者的工作原理是一樣。

問題6:三極管的工作原理是什么?

如上所述,從結(jié)構(gòu)上來看,三極管可以看作由兩個PN結(jié)組成。e極和b極間的PN結(jié),我們叫發(fā)射結(jié),c極和b極間的PN結(jié)叫集電結(jié)。當(dāng)PN結(jié)正偏時,電路導(dǎo)通;反偏時,電路不導(dǎo)通。所以三極管的工作狀態(tài)與其發(fā)射結(jié)、集電結(jié)的偏置狀態(tài)息息相關(guān)。

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當(dāng)我們給三極管加上電源,三極管就會進入工作狀態(tài)。

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三極管有三種工作狀態(tài);截止、放大、飽和。

截止:發(fā)射結(jié)反偏、集電結(jié)反偏

對于硅管來說,PN結(jié)的導(dǎo)通電壓是0.7V。

所以發(fā)射結(jié)電壓Ube小于0.7V的導(dǎo)通電壓時,發(fā)射結(jié)反偏,Ib為0。Uce》Ube,集電結(jié)反偏,三極管工作在截止狀態(tài)。

放大:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏

當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓Ube等于0.7V的導(dǎo)通電壓,發(fā)射結(jié)導(dǎo)通,Uce》Ube,集電結(jié)反偏。Ic=β * Ib,其中β正常情況下在幾十到100多的范圍內(nèi)。Ib控制Ic,Ic與Ib近似于線性關(guān)系,在基極加上一個小信號電流,就能引起集電極大的信號電流輸出。

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飽和:發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏

UBE=0.7V,發(fā)射結(jié)正偏;Uce《Ube,集電結(jié)正偏。當(dāng)三極管的集電結(jié)電流Ic增大到一定程度時,再增大Ib,Ic也不會增大,超出了放大區(qū),進入了飽和區(qū)。三極管沒有放大作用,集電極和發(fā)射極相當(dāng)于短路,常與截止配合于開關(guān)電路。

綜上,三極管工作狀態(tài)的特點如下:

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NPN三極管(硅管)工作狀態(tài)的特點

為方便大家理解,我們打個比方。

集電極連接的電源,是放大輸出的源頭,我們看做集電極連接了一個水池,集電極閘門的閘口開的越大,水流(Ic)就會越大。而基極電流(Ib)好比我們推動集電極閘門的力的大小,用力推(Ib變大),集電極閘門開的就大,水流(Ic)就變大,這是基極電流控制集電極電流。我們的推力一直變大,當(dāng)推力(Ib)大到一定數(shù)值后,集電極閘門完全打開,開到了最大,我們的推力不能再和水流成線性關(guān)系了,這時三極管放大就達到了飽和狀態(tài)。

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問題7:為什么三極管能放大?

所謂的放大,指的用小信號撬動大信號。在三極管上,是基極電流(Ib)控制集電極電流(Ic)的變化,但Ic的變化比Ib的變化要大得多。

以NPN型三極管為例,發(fā)射區(qū)N型半導(dǎo)體的摻雜濃度比集電區(qū)N型半導(dǎo)體的要高,摻雜濃度高意味自由電子濃度高,這是三極管實現(xiàn)放大功能的關(guān)鍵。

當(dāng)發(fā)射結(jié)正偏且集電結(jié)反偏時,三極管處于放大工作狀態(tài)。發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射結(jié)導(dǎo)通,由于發(fā)射區(qū)自由電子濃度較高,所以進入基區(qū)P型半導(dǎo)體的自由電子也多,基區(qū)電場增大。此時,雖然集電結(jié)反偏,但由于基區(qū)電場大于集電區(qū),所以基區(qū)部分電子突破集電結(jié)耗盡層,產(chǎn)生漂移運動,進入集電極,使得集電結(jié)導(dǎo)通,產(chǎn)生Ic。

當(dāng)Ib變大時,發(fā)射結(jié)自由電子濃度升高,漂移電子增多,Ic增大。所以Ib控制Ic,Ic與Ib近似于線性關(guān)系,只要我們在基極加上一個小信號電流,就能引起集電極大的信號電流輸出。

問題8:三極管如何實現(xiàn)開關(guān)功能?

三極管用作開關(guān)時,只有截止、飽和兩個狀態(tài)。截止狀態(tài)看作是“關(guān)”,飽和狀態(tài)看作是“開”。

重點是,三極管在什么情況下導(dǎo)通?什么情況下又會關(guān)斷?

控制Ib即可實現(xiàn)開關(guān)功能。當(dāng)Ib=0,發(fā)射結(jié)沒有導(dǎo)通,三極管工作在截止狀態(tài)。當(dāng)Ib≥1mA時,完全可以保證三極管工作在飽和狀態(tài),對于小功率的三極管此時Ic為幾十到幾百mA,驅(qū)動繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。

問題9:三極管有什么特性?

流控特性:即電流控制電流,b極電流可控制c極電流的有無與大小。

放大特性:b極電流的小變化可引起c極電流的大變化。

開關(guān)特性:除了放大作用,三極管還能用作開關(guān)。比如當(dāng)NPN三極管的e極接地,b極電流》1mA時,三極管完全導(dǎo)通,起到開關(guān)作用。

問題10:三極管有哪些應(yīng)用?

三極管主要應(yīng)用電路:

放大電路:用作電壓或電流放大。

振蕩電路:用作調(diào)制、解調(diào)或自激振蕩。

開關(guān)電路:作閘流、限流或開關(guān)管。

在生活中,常見家里音響中的功率放大器,主要器件就是三極管,它可以把很弱小的聲音信號放大到足以振動揚聲器發(fā)出聲音。還有樓道里的觸摸開關(guān),光敏開關(guān),以及你天天都離不開的手機電腦、充電器,電視等都會用到三極管。

審核編輯 :李倩

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