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晶体三极管的工作原理

发布时间:2012-12-06

在传统的教科书对晶体三极管工作原理的讲述却存在有很大问题,是初学者对晶体三极管的工作原理无法正常理解,感到别扭与迷茫。今天我就给大家介绍下晶体三极管的工作原理与说明它的作用,对其应用作简要的说明。

晶体三极管的简介


晶体三极管又称“半导体三极管”或“晶体管”。晶体三极管(以下简称三极管)作为一个常用器件,是构成现代电子世界的重要基石。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。


晶体三极管
 
晶体三极管的结构

晶体三极管由三块半导体构成,它共有三个电极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。每个电极的电流分别是:基极电流、集电极电流、发射极电流。通俗来讲,三极管内部为由P型半导体和N型半导体组成的三层结构,根据分层次序分为NPN型和PNP型两大类。

对于NPN型三极管而言,由两块N型和一块P3型半导体组成,P型半导体在中间,两块N型半导体在两侧,各半导体所引出的电极名称。

晶体三极管的工作原理

晶体三极管按材料分有两种:锗管和硅管。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。

晶体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。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。

无论是NPN型三极管还是PNP型三极管,三个电极电流之间关系相同,各电极电流之间的关系,是必须要掌握的知识。三极管能将直流电源的电流按照输入电流五的要求(变化规律)转换成相应的电流Ic和IE,从这个角度上讲三极管是一个电流转换器件。
   
所谓三极管的电流放大作用,就是将直流电源的电流,按输入电流五的变化规律转换成相应的按同样规律变化的Ic、IE。由于基极电流五很小,而集电极电流五和发射极电流IE很大,因而说三极管具有电流放大作用。


晶体三极管的工作原理
 
晶体三极管的工作必要条件

1.在B极与E极之间施加正向电压(此电压大小不能超过1V);
2.在C极与E极之间施加反向电压(此电压应比EB间电压较高);
3.若要取得输出必须施加负载及负载电阻。

晶体三极管的作用

1.设计反相器管。

2.设计集成电路。

3.放大电流。

特点:

基区的宽度做得非常薄

发射区掺杂浓度高,即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。

在这些材料中,反映了晶体三极管的工作原理,这就是通常所说的三极管的电流放大作用。希望通过今天本文的讲解能给大家在生活中有一定的指导作用。

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