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三極管的作用是什么-三極管基本結(jié)構(gòu)與分類等知識解析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-07-10 

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三極管的作用是什么-三極管基本結(jié)構(gòu)與分類等知識解析

三極管概述

三極管的作用有哪些?我們先了解什么是三極管?三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,也用作無觸點開關(guān)。


三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié),兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種。


三極管產(chǎn)品分類

a.按材質(zhì)分: 硅管、鍺管


b.按結(jié)構(gòu)分: NPN 、 PNP。如圖所示。


c.按功能分: 開關(guān)管、功率管、達林頓管、光敏管等.


d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管


e.按工作頻率分:低頻管、高頻管、超頻管


f.按結(jié)構(gòu)工藝分:合金管、平面管


g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管


三極管的作用


三極管的基本結(jié)構(gòu)和分類

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。它有兩種類型:NPN型和PNP型。包含三層半導(dǎo)體:基區(qū)(相連電極稱為基極,用B或b表示); 發(fā)射區(qū)(相連電極稱為發(fā)射極,用E或e表示);集電區(qū)(相連電極稱為集電極,用C或c表示)。 E-B間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié), C-B間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。


三極管的作用

兩類三極管示意圖及圖形符號


三極管的作用-貼片三極管的開關(guān)作用

貼片三極管的開關(guān)作用如下:


簡單貼片三極管開關(guān):電路如下圖,電阻RC是LED限流用電阻,以防止電壓過高燒壞LED(發(fā)光二極管),將輸入信號 VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個間隔),觀察并記錄對的 VOUT 以及LED 的亮度。當貼片三極管開關(guān)為斷路時,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。當貼片三極管開關(guān)通路時,VOUT = 0.2V ,LED 會亮。


改良貼片三極管開關(guān):因為三極管由截止區(qū)過度到飽和區(qū)需經(jīng)過線性區(qū),開關(guān)的效果不會有明確的界線。為使貼片三極管開關(guān)的效果明確,可串接兩個貼片三極管,如下面的電路圖。同樣將輸入信號 VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個間隔),觀察并記錄對應(yīng)的VOUT 以及LED 的亮度。


三極管的作用


貼片三極管開關(guān)與機械式開關(guān)的比較

截至目前為止,我們都假設(shè)當貼片三極管開關(guān)導(dǎo)通時,其基極與射極之間是完全短路的。事實并非如此,沒有任何貼片三極管可以完全短路而使VCE=0,大多數(shù)的小信號硅質(zhì)貼片三極管在飽和時,VCE(飽和)值約為0.2伏特,縱使是專為開關(guān)應(yīng)用而設(shè)計的交換貼片三極管,其VCE(飽和)值頂多也只能低到0.1伏特左右,而且負載電流一高,VCE(飽和)值還會有些許的上升現(xiàn)象,雖然對大多數(shù)的分析計算而言,VCE(飽和)值可以不予考慮,但是在測試交換電路時,必須明白VCE(飽和)值并非真的是0。


雖然VCE(飽和)的電壓很小,本身微不足道,但是若將幾個貼片三極管開關(guān)串接起來,其總和的壓降效應(yīng)就很可觀了,不幸的是機械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的方式來工作的,如圖3(a)所示,貼片三極管開關(guān)無法模擬機械式開關(guān)的等效電路(如圖3(b)所示)來工作,這是三極管開關(guān)的一大缺點。


幸好貼片三極管開關(guān)雖然不適用于串接方式,卻可以完美的適用于并接的工作方式,如圖4所示者即為一例。


貼片三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機械式開關(guān)相較,具有下列四大優(yōu)點:


(1)貼片三極管開關(guān)不具有活動接點部份,因此不致有磨損之慮,可以使用無限多次,

一般的機械式開關(guān),由于接點磨損,頂多只能使用數(shù)百萬次左右,而且其接點易受污損而影響工作,因此無法在臟亂的環(huán)境下運作,貼片三極管開關(guān)既無接點又是密封的,因此無此顧慮。


(2)機械式開關(guān)的動作速度較一般的開關(guān)為快,一般開關(guān)的啟閉時間是以毫秒(ms)來計算的,貼片三極管開關(guān)則以微秒(μs)計。


(3)貼片三極管開關(guān)沒有躍動(bounce)現(xiàn)象。一般的機械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間會有快速的連續(xù)啟閉動作,然后才能逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)。


(4)利用貼片三極管開關(guān)來驅(qū)動電感性負載時,在開關(guān)開啟的瞬間,不致有火花產(chǎn)生。反之,當機械式開關(guān)開啟時,由于瞬間切斷了電感性負載樣上的電流,因此電感之瞬間感應(yīng)電壓,將在接點上引起弧光,這種電弧非但會侵蝕接點的表面,亦可能造成干擾或危害。


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