一、三極管工作原理是什么
1、理論原理
晶體三極管(以下簡稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jie)構形式,但(dan)使用最多的(de)是硅NPN和鍺(zang)PNP兩種三極管,(其中,N表示在高(gao)純度硅中加入磷(lin),是指取(qu)代一些硅原子,在電(dian)壓刺激(ji)下產生自由電(dian)子導電(dian),而p是加入硼取代硅,產(chan)生大量空穴(xue)利于導電(dian))。兩(liang)者除了電(dian)源極性不同(tong)外,其工作(zuo)原理都是相同(tong)的,下面僅介紹NPN硅管的電流放(fang)大原(yuan)理。
對于NPN管,它是由(you)2塊N型半導體(ti)中間夾著一塊P型半導體所組成,發射區與基區之間形成的PN結(jie)稱為發射結(jie),而集電(dian)區與基區形(xing)成的PN結稱(cheng)為集(ji)電結,三條(tiao)引線分別稱為(wei)發射極e(Emitter)、基極(ji)b(Base)和集電極(ji)c(Collector)。
當b點電位高于e點電位零(ling)點幾伏時,發射(she)結處于(yu)正偏狀態,而C點電位(wei)高于b點電位(wei)幾伏時,集(ji)電結(jie)處于反(fan)偏(pian)狀(zhuang)態(tai),集(ji)電極電源Ec要高于基極電(dian)源Eb。
在制造三極管時,有意識地(di)使發(fa)射(she)(she)區(qu)的多(duo)數(shu)(shu)載流(liu)子(zi)(zi)(zi)濃度大(da)于(yu)基區(qu)的,同時基區(qu)做得很(hen)薄(bo),而且(qie),要嚴格(ge)控制雜質(zhi)含量,這樣(yang),一(yi)旦(dan)接通電源后,由于(yu)發(fa)射(she)(she)結正偏,發(fa)射(she)(she)區(qu)的多(duo)數(shu)(shu)載流(liu)子(zi)(zi)(zi)(電子(zi)(zi)(zi))及基區(qu)的多(duo)數(shu)(shu)載流(liu)子(zi)(zi)(zi)(空穴(xue))很(hen)容易地(di)越過發(fa)射(she)(she)結互(hu)相向對方擴散,但因前(qian)者(zhe)的濃度基大(da)于(yu)后者(zhe),所以通過發(fa)射(she)(she)結的電流(liu)基本上(shang)是(shi)電子(zi)(zi)(zi)流(liu),這股(gu)電子(zi)(zi)(zi)流(liu)稱為發(fa)射(she)(she)極電流(liu)子(zi)(zi)(zi)。
三極管的電流放大作用實際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的巨大變化。三極管是一(yi)種(zhong)電(dian)流(liu)放(fang)大(da)器件,但在實際使用(yong)中常常通(tong)過(guo)電(dian)阻將三極管的電(dian)流(liu)放(fang)大(da)作(zuo)(zuo)用(yong)轉變為(wei)電(dian)壓(ya)放(fang)大(da)作(zuo)(zuo)用(yong)。
2、放大原理
(1)發射區向基區發射電子
電源Ub經過電阻Rb加在發(fa)射(she)(she)結上,發(fa)射(she)(she)結正偏,發(fa)射(she)(she)區(qu)的多數載(zai)流子(自(zi)由(you)電子)不斷地越過(guo)發(fa)射結(jie)進入基區,形成發(fa)射極電流(liu)Ie。同時基區(qu)多數(shu)載流(liu)(liu)子也向發(fa)(fa)射(she)區(qu)擴散,但由于多數(shu)載流(liu)(liu)子濃度(du)遠低于發(fa)(fa)射(she)區(qu)載流(liu)(liu)子濃度(du),可(ke)以不(bu)考慮這個電(dian)流(liu)(liu),因(yin)此可(ke)以認為發(fa)(fa)射(she)結(jie)主(zhu)要是(shi)電(dian)子流(liu)(liu)。
(2)基區中電子的擴散與復合
電子進入基區后,先在靠近發射結的附近密集,漸漸形成電子濃度差,在濃度差的作用下,促使電子流在基區中向集電結擴散,被集電結電場拉入集電區形成集電極電流Ic。也(ye)有(you)很小一(yi)部(bu)分電子(zi)(因(yin)為(wei)基區很薄)與(yu)基區的空(kong)穴(xue)復合,擴散的電子(zi)流與(yu)復合電子(zi)流之(zhi)比例決定了三極管的放(fang)大能力。
(3)集電區收集電子
由于集電結外加反向電壓很大,這個反向電壓產生的電場力將阻止集電區電子向基區擴散,同時將擴散到集電結附近的電子拉入集電區從而形成集電極主電流Icn。另(ling)外集電區的(de)少數載流(liu)子(空穴)也會產生漂移運(yun)動,流(liu)向基區形成反向飽和電流(liu),用Icbo來表(biao)示(shi),其數(shu)值很小,但對溫度卻異常敏感。
二、三極管的作用有哪些
1、擴流
把一只小功率可控硅和一只大功率三極管組合,就可得到一只大功率可控硅,其最大輸出電流由大功率三極管的特性決定,利用三極管的(de)(de)電流(liu)放(fang)大作用,將電容(rong)(rong)(rong)容(rong)(rong)(rong)量(liang)擴大若干倍。這(zhe)種等效電容(rong)(rong)(rong)和一(yi)般電容(rong)(rong)(rong)器一(yi)樣(yang),可浮置工作,適用于(yu)在長(chang)延時電路中作定時電容(rong)(rong)(rong)。用穩(wen)壓(ya)二極管構(gou)成(cheng)的(de)(de)穩(wen)壓(ya)電路雖(sui)具有(you)簡單、元(yuan)件(jian)少、制作經濟方便的(de)(de)優點,但由于(yu)穩(wen)壓(ya)二極管穩(wen)定電流(liu)一(yi)般只有(you)數十毫安,因而決定了它只能用在負載(zai)電流(liu)不太大的(de)(de)場合(he)。可(ke)使原穩壓二極(ji)管的穩定電(dian)流及動態電(dian)阻范圍得(de)到較大(da)的擴展(zhan),穩定性(xing)能(neng)可(ke)得(de)到較大(da)的改(gai)善(shan)。
2、代換
兩只三極管(guan)串聯可(ke)直(zhi)接代換調光(guang)臺(tai)燈中的雙向觸(chu)發二(er)極管(guan),三(san)極管可代用8V左右的(de)穩壓管。三極管(guan)可代用30V左右的穩壓管。上(shang)述應用時,三極管的基極均不使用。
3、模擬
用三極管構成的電路還可以模擬其它元器件。大功率可變電阻價貴難覓,其穩(wen)壓原理是:當加到A、B兩(liang)端的輸(shu)入(ru)電(dian)壓上升時,因三極(ji)管(guan)的B、E結壓降基本不變,故(gu)R2兩端壓(ya)降上升,經過R2的電流上升,三(san)極管發射結正偏(pian)增(zeng)強,其導(dao)通性也增(zeng)強,C、E極間呈現的等效電阻減小,壓(ya)降降低,從(cong)而使AB端的輸(shu)入電壓下(xia)降。調節R2即可調節此模擬穩(wen)壓管(guan)的穩(wen)壓值。