【摘要】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。
三极管工作原理
晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,(其中,N表示在高纯度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而p是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e (Emitter)、基极b (Base)和集电极c (Collector)。如下图所示
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Eb。
在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流子。
三极管的作用
三极管的作用之一就是电流放大 这也是其最基本的作用。以共发射极接法为例,一旦由基极输入一个微小的电流,在集电极输出的电流大小便是输入电流的β倍,β被叫做三极管的电流放大系数。将输入的微弱信号扩大β倍后输出,这便是三极管的电流放大作用
三极管的作用之二就是用作开关 三极管在饱和导通时,其CE极间电压很小,低于PN结导通电压,CE极间相当于短路,“开关”呈现开的状态;三极管在截止状态时,其CE极间电流很小,相当于断路,“开关”呈现关的状态。因此可完成开关的功能,且其开关速度极快,控制灵敏,且不产生电火花。
三极管的作用之三就是扩流 作用在某些情况下,可扩大电流限值或电容容量等。比如:将小功率可控硅与大功率三级管相结合,可以得到大功率可控硅,扩大了最大输出电流值;在长延时电路中,三极管可完成扩大电容容量的作用。
三极管的作用四代换 三极管的作用之四就是代换作用,在一定情况下与某些电子元器件相结合可代换其它器件,完成相应功能。比如:两只三极管串联可代换调光台灯中的双向触发二极管;在某些电路中,三极管可以代换8V的稳压管,代换30V的稳压管等。