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晶體三極管妙用保證了壓力校驗儀的穩(wěn)定性
半導(dǎo)體三極管
晶體三極管(簡稱三極管)和場效應(yīng)晶體管(簡稱場效應(yīng)管)都是具有放大作用和開關(guān)特性的半導(dǎo)體三極管,是電子設(shè)備中的核心器件之一,應(yīng)用十分廣泛。晶體三極管和場效應(yīng)晶體管雖然外形相同,但工作原理卻截然不同,普通晶體三極管是電流控制型器件,而場效應(yīng)晶體管是電壓控制型器件
單結(jié)晶體管(簡稱單結(jié)管)雖具有3個電極,但按其內(nèi)部僅有一個pn結(jié)來區(qū)分、可劃歸為一種特殊的晶體二極管、它與普通晶體三極管的不同之處在于只有一個發(fā)射極和兩個基極,卻沒有集電極,所以單結(jié)晶體管也稱為雙基極二極管,單結(jié)晶體管具有個重要的電氣性能————負(fù)阻特性,利用其可以方便地組成弛張振蕩器、延時電路和觸發(fā)電路等,而且電路非常簡單。
神通廣大的晶體三極管
性能優(yōu)良的場效應(yīng)晶體管
與眾不同的單結(jié)晶體管
神通廣大的晶體三極管
晶體三極管簡稱晶體管或三極管,是一種具有兩個pn結(jié)的半導(dǎo)體器件。晶體三極管的最大特點是具有電流放大及控制作用,它是在電子線路中被廣泛使用的重要電流控制型器件。
利用晶體三極管的特性,可以組成放大、振蕩、開關(guān)等各種功能的電子電路。從某種意義上講,許多電子電路離開了晶體三極管將會“一事無成”,電路中的電阻器、電容器、電感器等許多元件都是為晶體三極管服務(wù)的。
種類和結(jié)構(gòu)
常用晶體三極管的實物外形如圖所示。晶體三極管按制造材料不同,可分為硅管、鍺管和化合物管;按pn結(jié)組合(即導(dǎo)電極性)不同,可分為pnp型和npn型兩大類;按特征頻率不同,可分為超高頻管(≥300mhz)、高頻管(≥30mhz)、中頻管(≥3mhz)和低頻管(<3mhz)按功率大小劃分,可分為小功率管(<0.5w)、中功率管(0.5~1w)和大功率管(>1w);按封裝材料不同,可分為塑料封裝管、金屬殼封裝管、玻璃殼封裝管和陶瓷環(huán)氧封裝管等;按用途可分為低頻放大管、高頻放大管、開關(guān)管、低噪聲管、高反壓管、復(fù)合管等。
圖常見晶體三極管的實物外形圖
雖然晶體三極管的種類和型號很多,但它們的內(nèi)部構(gòu)造基本相同。晶體三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和各部分名稱見圖。每一只晶體三極管都有3條引腳,分別叫作發(fā)射極、基極和集電極,依次用字母e、b、c表示。晶體三極管內(nèi)部管芯是兩個靠得極近的pn結(jié),管子具有兩種類型∶如果把一小塊半導(dǎo)體中間制成很薄的n型區(qū),兩邊制成p型區(qū),就做成了pnp型三極管;如果中間制成很薄的p型區(qū),兩邊制成n型區(qū),就做成了npn型三極管。無論哪一種類型,構(gòu)成晶體三極管的兩個pn結(jié)均分別稱為集電結(jié)(c、b極之間)和發(fā)射結(jié)(b、e極之間)。
基本特性
晶體三極管在電路中的工作情況,可以通過實驗來說明,實驗電路如圖所示。這里我們使用的是一只npn型三極管,若用pnp型管,除電源極性要調(diào)換外,其他情況與實驗結(jié)果都基本相同。為了說明方便,電路中我們畫出了晶體三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖晶體三極管實驗電路
圖中,晶體三極管基極b與發(fā)射極e之間接入電池go,基極接電池的正極,發(fā)射極接電池的負(fù)極。這時b、e之間(發(fā)射結(jié))加的是正向電壓。從基極電路中串聯(lián)的電流表可以讀出電流的大小,這個電流叫做基極電流/。。如果我們把電池gg的正、負(fù)極對換一下,發(fā)射結(jié)上就加了反向電壓。從pn結(jié)原理可知,這時電流是不能通過的,也就是說沒有基極電流,即1=0。可見,晶體三極管的發(fā)射結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>
再來看發(fā)射極e與集電極c之間的情況:電路中加了電池gc,電池正極接集電極,負(fù)極接發(fā)射極。這個電壓叫集電極c與發(fā)射極e之間的反向電壓。同樣,用串聯(lián)在集電極上的電流表測量集電極電流/。,我們會發(fā)現(xiàn):當(dāng)基極電流/。等于零時,集電極電流/。極小,甚至幾乎等于零。一旦基極電流/.產(chǎn)生,集電極電流會立即迅速增大。
基極電流的有無,可以控制集電極電流的通斷——這是晶體三極管的一個重要特性。我們繼續(xù)進(jìn)行實驗:將電路中的基極電阻r,改用一個電位器。通過調(diào)節(jié)ro,使基極電流大小發(fā)生變化,可以發(fā)現(xiàn)集電極電流/。的大小也會隨之發(fā)生變化。但是,比較兩個電流表讀數(shù),不難發(fā)現(xiàn),當(dāng)/,在幾十微安范圍內(nèi)變動時,/6的變動范圍達(dá)到幾毫安。實驗和理論分析都證明,晶體三極管對電流的變化有“放大”作用。
晶體三極管基極電流的微小變化,會使集電極電流發(fā)生很大變化——這是晶體三極管的另一個重要特性——放大特性。
晶體三極管工作時,除去基極b和集電極c外,發(fā)射極e也有電流通過。圖形象地表示了晶體三極管內(nèi)部的電流分配關(guān)系。我們可以大致這樣來理解:以npn型管為例,在發(fā)射結(jié)正向電壓作用下,發(fā)射極“發(fā)射”電子,電子經(jīng)過基區(qū)時,一小部分形成基極電流,而大部分繼續(xù)飛向集電極,形成集電極電流。由于規(guī)定電流的方向是與電子運動方向相反的,所以圖中代表電流方向的箭頭分別由集電極和基極指向發(fā)射極。我們把通過發(fā)射極的電流叫做發(fā)射極電流/0。晶體三極管中,總有/0=1。+1這個關(guān)系。又由于兒比/。要小得多,所以在一般情況下也可以近似地認(rèn)為/?=1。
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