什么是三极管(三极管知识最详细的版本)?晶体管是半导体的基本元件之一,具有电流放大功能,是电子电路的核心元件
在电子元件家族中,三极管是半导体有源元件中的分立元件 。
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大体来说,三重奏有很多种,常见的如下图所示 。
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狭义地说,三极管是指双极型三极管,是最基本、最通用的三极管 。
本文描述了狭义三极管 。对于其他内容,请单击以下链接:
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三极管的发明
在晶体管出现之前,电子晶体管通过放大和开关功能控制电子电路中的电流是真的 。
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True 空电子管存在重量大、能耗大、响应慢等缺点 。
二战期间,军事上迫切需要稳定、可靠、快速、灵敏的电信号放大器,二战后取得了研究成果 。
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早期由于锗晶体易得,主要开发应用锗晶体管 。硅出现后,由于硅管生产工艺的高效率,锗管逐渐被淘汰 。
经过半个世纪的发展,出现了多种不同形状的三重奏 。
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低功率三极管通常是塑料封装的;大功率三极管通常用金属铁壳封装 。
晶体管核心结构
是核心的“PN结” 。
是两个背靠背的PN结 。
可以是NPN组合,也可以是PNP组合 。
由于硅NPN晶体管是当前三极管的主流,以下内容主要以硅NPN晶体管为例:
NPN三极管结构示意图
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硅氮磷晶体管的制造工艺
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模具结构剖视图
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技术特点:
高掺杂发射极区:为了便于发射极结发射电子,发射极区的半导体掺杂浓度高于基区,发射极结的面积较小;
基区尺度很薄:3~30m,掺杂浓度低;
大电结面积:集电极区和发射极区是相同性质的掺杂半导体,但集电极区的掺杂浓度要低,面积要大,便于收集电子 。
三极管不是两个PN结拼凑而成的 。两个二极管不能组成一个三极管!
结构在半导体工业中非常重要 。PN结不同的材料成分、尺寸、排列方式、掺杂浓度和几何结构可以制作出包括ic在内的各种元器件 。
三极管电路符号
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三极管电流控制原理示意图
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三极管基本电路
施加的电压使发射极结正向偏置,集电极结反向偏置 。
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集电极/基极/发射极电流之间的关系:
IE = IB + IC
IC = * IB
如果IB = 0,则IE = IC = 0
晶体管特性曲线
输入特性曲线
集电极-发射极电压UCE为一定值时基极电流IB与基极-发射极电压UBE的关系曲线 。
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UBER是三极管的临界启动电压,会受到集电极和发射极电压的影响 。正常运行时,NPN硅管的启动电压约为0.6V;
UBEUBER,三极管会启动;
当UCE增加时,特征曲线向右移动,但当UCE>1.0V时,特征曲线几乎不再移动 。
输出特性曲线
当基极电流IB恒定时,集电极IC和集电极-发射极电压UCE之间的关系曲线是一组曲线 。
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当IB=0时,称为三极管处于关断状态的IC→0相当于关断;
当IB>0时,IB的微小变化会在放大几十倍甚至上百倍的IC中表现出来;
当IB很大时,IC变得太大,无法随着IB的增大而继续增大,三极管失去放大功能,说明开关导通 。
三极管的核心功能
放大功能:小电流变化小,大电流时可以放大 。
功能:用小电流控制大电流的通断 。
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