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三极管的工作原理

三极管,相信对很多人都不陌生了。那不知道大家是否都清楚三极管的工作原理呢?三极管具体是怎样发挥其作用的呢?  ---查看全文 >>

关键字:三极管 工作原理 

三极管的工作原理

三极管,相信对很多人都不陌生了。那不知道大家是否都清楚三极管的工作原理呢?三极管具体是怎样发挥其作用的呢?
 
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。放大电路的组成原理(应具备的条件)
  (1):放大器件工作在放大区(三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置)
  (2):输入信号能输送至放大器件的输入端(三极管的发射结)
  (3):有信号电压输出。
  判断放大电路是否具有放大作用,就是根据这几点,它们必须同时具备。
 三极管的结构示意图和符号
三极管的结构示意图和符号 
晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:储管和硅管。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PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面介绍的是NPN硅管的电流放大原理。
  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,从图可见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、基极b和集电极。
  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Ebo。
  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,由于发射结正确,发射区的多数载流子(电子)极基区的多数载流子(控穴)很容易地截越过发射结构互相向反方各扩散,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Ie。
  三极管电洞和电子的电位能的分布图
                                                                                     三极管电洞和电子的电位能的分布图
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补纪念给,从而形成了基极电流Ibo根据电流连续性原理得:
  Ie=Ib+Ic
  这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即:
  β1=Ic/Ib
  式中:β--称为直流放大倍数,
 
  集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为:
  β= △Ic/△Ib
  式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。
 
  三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。
  以下用NPN三极管为例说明其内部载流子运动规律和电流放大原理
  1、发射区向基区扩散电子:由于发射结处于正向偏置,发射区的多数载流子(自由电子)不断扩散到基区,并不断从电源补充进电子,形成发射极电流IE。
 
  2、电子在基区扩散和复合:由于基区很薄,其多数载流子(空穴)浓度很低,所以从发射极扩散过来的电子只有很少部分可以和基区空穴复合,形成比较小的基极电流IB,而剩下的绝大部分电子都能扩散到集电结边缘。
 
  3、集电区收集从发射区扩散过来的电子:由于集电结反向偏置,可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的电子拉入集电区,从而形成较大的集电极电流IC。晶体三极管的电流放大作用
 三极管的工作原理图
三极管的工作原理图
  晶体三极管具有电流放大作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将 ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变
 
  三极管的电流放大原理晶体三极管(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PNP两种三极管,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。
 
关于“三极管工作原理”的介绍就先分享到这里了,希望上述介绍能够帮助大家更好了解三极管工作原理,以便更好发挥三极管的功用。

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