问题 1:什么是三极管?
三极管,也叫晶体管,是一种管制电流的半导体器件。
这里的“管制电流”多指放大电流信号。
除了放大电流,三极管还罕用作开关。
实物长这样:
三极管
三极管电路符号
问题 2:三极管在电路中的作用是什么?
次要两种作用:模仿电路次要用于放大信号,数字电路次要用于无触点开关。
问题 3:三极管的内部结构是怎么样的?
二极管 PN 结,我想大家应该相熟:
PN 结
三极管能够看作由两个 PN 结组成,有两种组合形式:PN-NP,造成 PNP 三极管;NP-PN,造成 NPN 三极管。无论是 NPN 三极管还是 PNP 三极管,都会有三个极:基极(b)、集电极(c)、发射极(e)。
值得一提的是,三极管里的 P 型和 N 型半导体掺杂浓度是不一样的(划重点!前面要考)。比方 NPN 三极管,其 e 极连贯的发射区是高浓度 N 型半导体,b 极连贯的基区是失常浓度的 P 型半导体,c 极连贯的集电区是失常浓度的 N 型半导体。
NPN 三极管内部结构横截图
问题 4:命名 b 极、c 极、e 极,有什么非凡含意吗?
三极管极脚的命名,体现了三极管工作时的电子静止状态。
发射极(e):Emitter,发射的意思,指发射区向基区发射电子;
基极(b):Base,基地的意思,在基区中电子会产生扩散与复合静止;
集电极(c):Collector,收集的意思,指集电区收集电子。
问题 5:PNP 型与 NPN 型的区别是什么?
①. 构造不同:PNP 型三极管是由 2 块 P 型半导体两头夹着 1 块 N 型半导体所组成的三极管;NPN 型三极管是由 2 块 N 型半导体两头夹着 1 块 P 型半导体所组成的三极管。
②.PN 结方向不同:PNP 是共阴极,即两个 PN 结的 N 结相连做为基极;NPN 则刚好于此相同。
③. 两者的电源极性不同。
PNP 型三极管与 NPN 型三极管更多的是构造不同,但两者的工作原理是一样。
问题 6:三极管的工作原理是什么?
如上所述,从构造上来看,三极管能够看作由两个 PN 结组成。e 极和 b 极间的 PN 结,咱们叫发射结,c 极和 b 极间的 PN 结叫集电结。当 PN 结正偏时,电路导通;反偏时,电路不导通。所以三极管的工作状态与其发射结、集电结的偏置状态非亲非故。
当咱们给三极管加上电源,三极管就会进入工作状态。
三极管有三种工作状态;截止、放大、饱和。
截止:发射结反偏、集电结反偏
对于硅管来说,PN 结的导通电压是 0.7V。
所以发射结电压 Ube 小于 0.7V 的导通电压时,发射结反偏,Ib 为 0。Uce>Ube,集电结反偏,三极管工作在截止状态。
放大:发射结正偏、集电结反偏
当发射结电压 Ube 等于 0.7V 的导通电压,发射结导通,Uce>Ube,集电结反偏。Ic=β * Ib,其中 β 失常状况下在几十到 100 多的范畴内。Ib 管制 Ic,Ic 与 Ib 近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,就能引起集电极大的信号电流输入。
饱和:发射结正偏、集电结正偏
UBE=0.7V,发射结正偏;Uce<Ube,集电结正偏。当三极管的集电结电流 Ic 增大到肯定水平时,再增大 Ib,Ic 也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。三极管没有放大作用,集电极和发射极相当于短路,常与截止配合于开关电路。
综上,三极管工作状态的特点如下:
NPN 三极管(硅管)工作状态的特点
为不便大家了解,咱们打个比方。
集电极连贯的电源,是放大输入的源头,咱们看做集电极连贯了一个水池,集电极闸门的闸口开的越大,水流(Ic)就会越大。而基极电流(Ib)好比咱们推动集电极闸门的力的大小,使劲推(Ib 变大),集电极闸门开的就大,水流(Ic)就变大,这是基极电流管制集电极电流。咱们的推力始终变大,当推力(Ib)大到肯定数值后,集电极闸门齐全关上,开到了最大,咱们的推力不能再和水流成线性关系了,这时三极管放大就达到了饱和状态。
问题 7:为什么三极管能放大?
所谓的放大,指的用小信号撬动大信号。在三极管上,是基极电流(Ib)管制集电极电流(Ic)的变动,但 Ic 的变动比 Ib 的变动要大得多。
以 NPN 型三极管为例,发射区 N 型半导体的掺杂浓度比集电区 N 型半导体的要高,掺杂浓度高象征自由电子浓度高,这是三极管实现放大性能的要害。
当发射结正偏且集电结反偏时,三极管处于放大工作状态。发射结正偏,发射结导通,因为发射区自由电子浓度较高,所以进入基区 P 型半导体的自由电子也多,基区电场增大。此时,尽管集电结反偏,但因为基区电场大于集电区,所以基区局部电子冲破集电结耗尽层,产生漂移静止,进入集电极,使得集电结导通,产生 Ic。
当 Ib 变大时,发射结自由电子浓度升高,漂移电子增多,Ic 增大。所以 Ib 管制 Ic,Ic 与 Ib 近似于线性关系,只有咱们在基极加上一个小信号电流,就能引起集电极大的信号电流输入。
问题 8:三极管如何实现开关性能?
三极管用作开关时,只有截止、饱和两个状态。截止状态看作是“关”,饱和状态看作是“开”。
重点是,三极管在什么状况下导通?什么状况下又会关断?
管制 Ib 即可实现开关性能。当 Ib=0,发射结没有导通,三极管工作在截止状态。当 Ib≥1mA 时,齐全能够保障三极管工作在饱和状态,对于小功率的三极管此时 Ic 为几十到几百 mA,驱动继电器、蜂鸣器等功率器件入不敷出。
问题 9:三极管有什么个性?
流控个性:即电流管制电流,b 极电流可管制 c 极电流的有无与大小。
放大个性:b 极电流的小变动可引起 c 极电流的大变动。
开关个性:除了放大作用,三极管还能用作开关。比方当 NPN 三极管的 e 极接地,b 极电流 >1mA 时,三极管齐全导通,起到开关作用。
问题 10:三极管有哪些利用?
三极管次要利用电路:
放大电路:用作电压或电流放大。
振荡电路:用作调制、解调或自激振荡。
开关电路:作闸流、限流或开关管。
在生活中,常见家里音响中的功率放大器,次要器件就是三极管,它能够把很强大的声音信号放大到足以振动扬声器发出声音。还有楼道里的触摸开关,光敏开关,以及你天天都离不开的手机、电脑、充电器,电视等都会用到三极管。
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