三极管基础

2023-06-18

本文主要是 三极管基础 相关的知识问答,如果你也了解,请帮忙补充。

参考知识1

三极管是一种电流信号放大器件。
三极管是有源器件,正常工作需要外加电源。
给三极管输入小电流,能够得到几十、几百倍的输出电流。
像是一个水龙头,我们轻轻转动阀门,就可以控制很大的水压、水流。

如图,圆圈中的标志即是三极管的电路符号。它有三个引脚b-c-e(绿色字体),分别是基极 B ase,集电极 C ollector,发射极 E miter。
9013是一种三极管器件型号。
常见的低频小功率三极管型号有9012,9013,8050,8550……

电流放大特点体现为:I C =β·I B ,β是放大倍数。以及,I E =I B +I C =(1+β)·I B

图下的字符是器件封装名称,器件型号一般印刷在器件上。

结构决定性质。
先看三极管组成结构,以NPN型三极管为例:

NPN三极管由两片N型半导体夹着一片P型半导体组成,分别引出3个引脚:集电极Collector,基极Base,发射极Emitter(后文简称C、B、E)。
中间基区的P型很薄很薄且掺杂浓度低,下面发射区的N型比上面集电区的N型掺杂浓度高得多。这两个特点很重要。

由图可见,形成了两个方向相反的PN结(白色区域代表空间电荷区,红色箭头代表内电场方向)。所以,在C-E两个引脚间无论加哪个方向的电压都不会导通。

因基区较薄掺杂浓度低,扩展到基区的电子又很多,所以不会全部被空穴复合,多余的电子就会继续向电子浓度稍低的集电区扩散,同时也会受到B-C集电结的内电场作用,漂移到集电区。但是集电极和发射极之间不存在导电回路,便不会产生持续的电流。此时,如果在C-E间也施加正向电压,那么集电区收集到的电子会通过Vce电压泵的作用流向E极,便产生了持续电流。

要注意的是,此时V Base ≈0.7V,如果集电极电位Vc较小,比如小于0.7V,那么集电结正偏,内电场被削弱,集电极收集电子的能力也变弱,电流很小。当V C >V B 时,集电结反偏,内电场被加强,收集电子能力增强,基区电子就会成功被吸入输出回路。

根据以上分析,便可以更加容易理解三极管的伏安特性曲线了,如下图:
横轴v CE ,纵轴i C
图中有多条平行曲线,分别对应于输入i B 为100uA,80uA……0的情形。可以看到,在V CE 比较大的时候,也就是放大区,随着i B 的等比例增加,输出i C 也是等比例增加的,放大倍数β=4mA/100uA=40倍

一般在信号放大电路中,我们使用三级管的放大区,利用i C =β·i B
有时候使用三极管的截止区,将三极管当做开关使用。

本文提到的三极管,叫做 BJT ,双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor)。双极Bipolar 的意思是这种器件的载流子有两种极性。和半导体不同,一般导体(金属)的载流子只有自由电子。
三极管有NPN和PNP两种,如果使其工作在放大区,都需要发射结正偏,集电结反偏。

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