什么是半导体三极管?

什么是半导体三极管?,第1张

三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。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结把整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。

电子三极管 Triode 这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的唯一英文翻译,这是和电子三极管最早出现有关系的,所以先入为主,也是真正意义上的三极管这个词最初所指的物品。其余的那些被中文里叫做三极管的东西,实际翻译的时候是绝对不可以翻译成Triode的,否则就麻烦大咯,严谨地说,在英文里面根本就没有三个脚的管子这样一个词汇!

三极管是一种控制元件,主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号从基极输入,从集电极输出,发射极接地),当基极电压UB有一个微小的变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC会有一个很大的变化,基极电流IB越大,集电极电流IC也越大,反之,基极电流越小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。),三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。

三极管在放大信号时,首先要进入导通状态,即要先建立合适的静态工作点,也叫 建立偏置 ,否则会放大失真。

在三极管的集电极与电源之间接一个电阻,可将电流放大转换成电压放大:当基极电压UB升高时,IB变大,IC也变大,IC 在集电极电阻RC的压降也越大,所以三极管集电极电压UC会降低,且UB越高,UC就越低,ΔUC=ΔUB。仅供参考,请参考有关书籍。

三极管的作用

半导体三极管亦称双极型晶体管,其种类非常多。按照结构工艺分类,有PNP和NPN型;按照制造材料分类,有锗管和硅管;按照工作频率分类,有低频管和高频管;一般低频管用以处理频率在3MHz以下的电路中,高频管的工作频率可以达到几百兆赫。按照允许耗散的功率大小分类,有小功率管和大功率管;一般小功率管的额定功耗在1W以下,而大功率管的额定功耗可达几十瓦以上。常见的半导体三极管外型见图2.5.1。

图2.5.1 半导体三极管外形图

共射电流放大系数β。β值一般在20~200,它是表征三极管电流放大作用的最主要的参数。

反向击穿电压值U(BR)CEO。指基极开路时加在c、e两端电压的最大允许值,一般为几十伏,高压大功率管可达千伏以上。

最大集电极电流ICM。指由于三极管集电极电流IC过大使β值下降到规定允许值时的电流(一般指β值下降到2/3正常值时的IC值)。实际管子在工作时超过ICM并不一定损坏,但管子的性能将变差。

最大管耗PCM。指根据三极管允许的最高结温而定出的集电结最大允许耗散功率。在实际工作中三极管的IC与UCE的乘积要小于PCM值,反之则可能烧坏管子。

穿透电流ICEO。指在三极管基极电流IB=0时,流过集电极的电流IC。它表明基极对集电极电流失控的程度。小功率硅管的ICEO约为0.1�8�6A,锗管的值要比它大1000倍,大功率硅管的ICEO约为mA数量级。

特征频率fT。指三极管的β值下降到1时所对应的工作频率。 fT的典型值约在100~1000MHz之间,实际工作频率

通俗的说是这样,可以理解为只能单项导电

严格的说不是这样,只是反向电阻正常情况下是非常大的

什么是PN结

N型半导体 在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的磷、锑、砷等五价元素,就变成了以电子导电为主的半导体,即N型半导体。在N型半导体中,电子(带负电荷)叫多数载流子,空穴(带正电荷)叫少数载流子。

P型半导体 在硅或锗等本征半导体材料中掺入微量的硼、铟、镓或铝等三价元素,就就成了以空穴导电为主的半导体,即P型半导体。在P型半导体中,空穴(带正电荷)叫多数载流子,电子(带负电荷)叫少数载流子。

PN结 通过特殊的“扩散”制作工艺,将一块本征半导体的一半掺入微量的五价元素、变成P型半导体,而将其另一半掺入微量的三价元素、变成N型半导体,在P型半导体区和N型半导体区的交界面处就会形成一个具有特殊导电性能的薄层,这就是PN结,它对P型区和N型区中多数载流子的扩散运动产生了阻力。

单向导电性 PN结主要的特性就是其具有单方向导电性,即在PN加上适当的正向电压(P区接电源正极,N区接电源负极),PN结就会导通,产生正向电流。若在PN结上加反向电压,则PN结将截止(不导通),正向电流消失,仅有极微弱的反向电流。当反向电压增大至某一数值时,PN结将击穿(变为导体)损坏,使反向电流急剧增大。

我们常说的"管子烧了"实际上就是晶体管被击穿,类似PN结的效应消失.

这个特性不只利用在二极管中,三极管和其他半导体也是同样有的,只不过除了二极管其他半导体利用的是其他特性而不是单项导电性,例如对电流变化的放大等


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