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三極管原理,請問三極管原理

來源:整理 時(shí)間:2023-08-17 01:45:09 編輯:智能門戶 手機(jī)版

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1,請問三極管原理

給你來個(gè)生動形象的,水龍頭!知道呀,入水口出水口可以比作集電極或者發(fā)射機(jī),閥門就是基集,電流是水,慢慢想想去吧,實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)
當(dāng)發(fā)射極和集電極之間的電壓處于在放大區(qū)內(nèi)時(shí),較小的基極電流的變化引起集電極電流成比例的較大變化,這就是三極管最基本的作用——電流放大作用,三極管其他的作用都是由此而來。

請問三極管原理

2,三極管原理

我以NPN三極管為例為你說明三極管的原理:首先三極管是由兩個(gè)P-N結(jié)夠成,NPN三極管就是兩頭是N型,中間是P型。N端為電子端,P端為空穴端在制造三極管時(shí),要把發(fā)射區(qū)的N型半導(dǎo)體電子濃度做的很大,基區(qū)P型半導(dǎo)體做的很薄,當(dāng)基極的電壓大于發(fā)射極電壓(硅管要大0.7V,鍺管要大0.3V)而小于集電極電壓時(shí),這時(shí)發(fā)射區(qū)的電子進(jìn)入基區(qū),進(jìn)行復(fù)合,形成IE;但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大,基區(qū)又很薄,電子就會穿過反向偏置的集電結(jié)到集電區(qū)的N型半導(dǎo)體里,形成IC;基區(qū)的空穴被復(fù)合后,基極的電壓又會進(jìn)行補(bǔ)給,形成IB。我說的夠通俗了吧。
極電性?懂三極管原理的人沒人能回答你的問題。
集電極接正電壓是提供電源,控制極接正極是產(chǎn)生一個(gè)控制電流,穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),控制放大倍數(shù)。

三極管原理

3,三極管工作原理

三極管有三種狀態(tài)一種是放大,一種是截止,還有一種是飽和
三極管的工作原理 三極管是一種控制元件,主要用來控制電流的大小,以共發(fā)射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí),基極電流IB也會隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制,集電極電流IC會有一個(gè)很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。),三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號時(shí),首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn),也叫建立偏置,否則會放大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻,可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大:當(dāng)基極電壓UB升高時(shí),IB變大,IC也變大,IC 在集電極電阻RC的壓降也越大,所以三極管集電極電壓UC會降低,且UB越高,UC就越低,ΔUC=ΔUB。僅供參考,請參考有關(guān)書籍。 http://www.aihuau.com/mdl/md1/md1.31.htm
對三極管放大作用的理解,切記一點(diǎn):能量不會無緣無故的產(chǎn)生,所以,三極管一定不會產(chǎn)生能量, 但三極管厲害的地方在于:它可以通過小電流控制大電流。 放大的原理就在于:通過小的交流輸入,控制大的靜態(tài)直流。 假設(shè)三極管是個(gè)大壩,這個(gè)大壩奇怪的地方是,有兩個(gè)閥門,一個(gè)大閥門,一個(gè)小閥門。小閥門可以用人力打開,大閥門很重,人力是打不開的,只能通過小閥門的水力打開。所以,平常的工作流程便是,每當(dāng)放水的時(shí)候,人們就打開小閥門,很小的水流涓涓流出,這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開關(guān),大閥門隨之打開,洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門開啟的大小,那么大閥門也相應(yīng)地不停改變,假若能嚴(yán)格地按比例改變,那么,完美的控制就完成了。 在這里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是輸入信號。當(dāng)然,如果把水流比為電流的話,會更確切,因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)電流控制元件。 如果某一天,天氣很旱,江水沒有了,也就是大的水流那邊是空的。管理員這時(shí)候打開了小閥門,盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門,并使之開啟,但因?yàn)闆]有水流的存在,所以,并沒有水流出來。這就是三極管中的截止區(qū)。 飽和區(qū)是一樣的,因?yàn)榇藭r(shí)江水達(dá)到了很大很大的程度,管理員開的閥門大小已經(jīng)沒用了。如果不開閥門江水就自己沖開了,這就是二極管的擊穿。 在模擬電路中,一般閥門是半開的,通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時(shí)候,水流也會流,所以,不工作的時(shí)候,也會有功耗。 而在數(shù)字電路中,閥門則處于開或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候,閥門是完全關(guān)閉的,沒有功耗。 晶體三極管是一種電流控制元件。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)。晶體三極管按材料分常見的有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式,使用最多的是硅NPN和PNP兩種,兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,三極管工作在放大區(qū)時(shí),三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏,集電極電流Ic受基極電流Ib的控制,Ic 的變化量與Ib變化量之比稱作三極管的交流電流放大倍數(shù)β(β=ΔIc/ΔIb, Δ表示變化量。)在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩? 要判斷三極管的工作狀態(tài)必須了解三極管的輸出特性曲線,輸出特性曲線表示Ic隨Uce的變化關(guān)系(以Ib為參數(shù)),從輸出特性曲線可見,它分為三個(gè)區(qū)域:截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。 根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況,可以判別其工作狀態(tài): 對于NPN三極管,當(dāng)Ube≤0時(shí),三極管發(fā)射結(jié)處于反偏工作,則Ib≈0,三極管工作在截止區(qū); 當(dāng)晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏工作時(shí),三極管工作在放大區(qū),Ic隨Ib近似作線性變化; 當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時(shí),三極管工作在飽和區(qū),Ic基本上不隨Ib而變化,失去了放大功能。 截止區(qū)和飽和區(qū)是三極管工作在開關(guān)狀態(tài)的區(qū)域。

三極管工作原理

4,三極管的詳細(xì)工作原理

以第一個(gè)圖為例子當(dāng)三極管處在工作區(qū)范圍的時(shí)候vc1作為輸入 輸入一個(gè)小電流 單片機(jī)的輸出是數(shù)字化的 高電平5v的時(shí)候 三極管工作 放大了Vc1路的電流 輸出為V1路的電流 電流遵循IV1=β*IVc1; 電流放大了電壓就有可能改變了 所以是V1。要控制的電路應(yīng)該就和V1來連接就行了,大約等于加了一個(gè)5V的電壓(當(dāng)J3.6為高電平的時(shí)候),我想加一個(gè)三極管應(yīng)該是單片機(jī)的輸出功率有限的緣故吧。當(dāng)然J3.6為低電平的時(shí)候 三極管相當(dāng)于開路的 V1可以認(rèn)為沒有電壓。 而V的作用就是提供一個(gè)電源的感覺 (這里沒用什么集電極啊 發(fā)射極什么的術(shù)語)三個(gè)都是這樣的 不知道說明白了沒有……
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,是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。三極管的工作原理分為理論原理和放大原理兩方面(具體如下):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(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管,(其中,N表示在高純度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而p是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。對于NPN管,它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e (Emitter)、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如右圖所示當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí),發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài),而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí),集電結(jié)處于反偏狀態(tài),集電極電源Ec要高于基極電源Eb。在制造三極管時(shí),有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時(shí)基區(qū)做得很薄,而且,要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,這樣,一旦接通電源后,由于發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但因前者的濃度基大于后者,所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發(fā)射極電流了。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏,注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合,被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給,從而形成了基極電流Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得:Ie=Ib+Ic這就是說,在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic,這就是所謂電流放大作用,Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系,即:β1=Ic/Ib式中:β1--稱為直流放大倍數(shù),集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為:β= △Ic/△Ib式中β--稱為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大,所以有時(shí)為了方便起見,對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。三極管的電流放大作用實(shí)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。三極管是一種電流放大器件,但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。放大原理?、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū),形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個(gè)電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合電子進(jìn)入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)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(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散,被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合,擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。3、集電區(qū)收集電子由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散,同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動,流向基區(qū)形成反向飽和電流,用Icbo來表示,其數(shù)值很小,但對溫度卻異常敏感。
等于一個(gè)開關(guān),你單片機(jī)給高電平,三極管就導(dǎo)通,等于V1、V2、V3接了電源V;反之,則沒接到電源V。V1、V2、V3接的應(yīng)該是負(fù)載,這個(gè)電路的作用就是通過單片機(jī)的引腳控制負(fù)載的關(guān)和開。
三極管的工作原理(電流放大作用)三極管是一種控制元件,主要用來控制電流的大小,以共發(fā)射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當(dāng)基極電壓ub有一個(gè)微小的變化時(shí),基極電流ib也會隨之有一小的變化,受基極電流ib的控制,集電極電流ic會有一個(gè)很大的變化,基極電流ib越大,集電極電流ic也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。晶體三極管具有電流放大作用,其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將δic/δib的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù),用符號“β”表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個(gè)定值,但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會有一定的改變。
不知道
小狼感覺上面的電路設(shè)計(jì)貌似有些潛在問題,以第一個(gè)為例:若V=12v,單片機(jī)的電源為5v,則有Vc1輸出最大為5v當(dāng)Vc1有輸出時(shí),假設(shè)三極管飽和,Vce=0.3v,則有V1=V-0.3v=11.7v而Vc1最大才只有5v三極管被迫截止,輸出無效

5,二極管 三極管 的工作原理

三極管的工作原理 三極管是一種控制元件,主要用來控制電流的大小,以共發(fā)射極接法為例(信號從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí),基極電流IB也會隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制,集電極電流IC會有一個(gè)很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。),三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。 三極管在放大信號時(shí),首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn),也叫建立偏置,否則會放大失真。 在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻,可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大:當(dāng)基極電壓UB升高時(shí),IB變大,IC也變大,IC 在集電極電阻RC的壓降也越大,所以三極管集電極電壓UC會降低,且UB越高,UC就越低,ΔUC=ΔUB。僅供參考,請參考有關(guān)書籍。 http://www.aihuau.com/mdl/md1/md1.31.htm自己看吧!參考資料:http://www.aihuau.com/mdl/md1/md1.31.htm二極管的工作原理 晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建 電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等 而處于電平衡狀態(tài)。 當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電 流。 當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電 壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。 當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),p-n結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程, 產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
1、二極管工作原理:晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的pn結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建電場。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于pn結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流I0。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),pn結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程,產(chǎn)生大量電子空穴對,產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。pn結(jié)的反向擊穿有齊納擊穿和雪崩擊穿之分。2、三極管工作原理:三極管是電流放大器件,有三個(gè)極,分別叫做集電極C,基極B,發(fā)射極E.分成NPN和PNP兩種.我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理.一、電流放大下面的分析僅對于NPN型硅三極管.如上圖所示,我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic.這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的,所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向.三極管的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話),并且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關(guān)系:集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十,幾百).如果我們將一個(gè)變化的小信號加到基極跟發(fā)射 極之間,這就會引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大后,導(dǎo)致了Ic很大的變化.如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的,那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得,這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化.我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來,就得到了放大后的電壓信號了.二、偏置電路三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí),還需要加合適的偏置電路.這有幾個(gè)原因.首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管),基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生(對于硅管,常取0.7V).當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí),基極電流就可以認(rèn)為是0.但實(shí)際中要放大的信號往往遠(yuǎn)比 0.7V要小,如果不加偏置的話,這么小的信號就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7V時(shí),基極電流都是0).如果我們事先在三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來提供這個(gè)電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那么當(dāng)一個(gè)小信號跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí),小 信號就會導(dǎo)致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大并在集電極上輸出.另一個(gè)原因就是輸出信號范圍的要求,如果沒有加偏置,那么只有對那些增加的 信號放大,而對減小的信號無效(因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為0,不能再減小了).而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí),集電極 電流就可以減??;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí),集電極電流就增大.這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了.三、開關(guān)作用下面說說三極管的飽和情況.像上面那樣的圖,因?yàn)槭艿诫娮?Rc的限制(Rc是固定值,那么最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的.當(dāng)基極電流的增大,不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí),三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài).一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是:Ib*β〉Ic.進(jìn)入飽和狀態(tài)之后,三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小,可以理解為 一個(gè)開關(guān)閉合了.這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用:當(dāng)基極電流為0時(shí),三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止),相當(dāng)于開關(guān)斷開;當(dāng)基極電流很 大,以至于三極管飽和時(shí),相當(dāng)于開關(guān)閉合.如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài),那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管.四、工作狀態(tài)如果我們在上面這個(gè)圖中,將電阻Rc換成一個(gè)燈泡,那么當(dāng)基極電流為0時(shí),集電極電流為0,燈泡滅.如果基極電流比較大時(shí)(大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) β),三極管就飽和,相當(dāng)于開關(guān)閉合,燈泡就亮了.由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了,所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通 斷.如果基極電流從0慢慢增加,那么燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前).
簡單地說:二極管種類較多, 普通二極管具有單向?qū)щ娦裕猿S糜谡麟娐返?;三極管主要是起放大作用,具體原理可在網(wǎng)上搜索,圖文并茂,易于理解。
頂一樓的,說的專業(yè)而業(yè)簡明。
這個(gè)比較復(fù)雜,是基于不同區(qū)域摻雜不同雜質(zhì)濃度不同制作的,具體要去看《半導(dǎo)體物理學(xué)》

6,三極管工作原理

三極管的工作原理三極管是電流放大器件,有三個(gè)極,分別叫做集電極C,基極B,發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發(fā)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。一、電流放大下面的分析僅對于NPN型硅三極管。如上圖所示,我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的,所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話),并且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關(guān)系:集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十,幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號加到基極跟發(fā)射 極之間,這就會引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大后,導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的,那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得,這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來,就得到了放大后的電壓信號了。二、偏置電路三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí),還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管),基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生(對于硅管,常取0.7V)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí),基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號往往遠(yuǎn)比 0.7V要小,如果不加偏置的話,這么小的信號就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7V時(shí),基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來提供這個(gè)電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那么當(dāng)一個(gè)小信號跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí),小 信號就會導(dǎo)致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號范圍的要求,如果沒有加偏置,那么只有對那些增加的 信號放大,而對減小的信號無效(因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí),集電極 電流就可以減??;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí),集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。三、開關(guān)作用下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖,因?yàn)槭艿诫娮?Rc的限制(Rc是固定值,那么最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大,不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí),三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是:Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后,三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小,可以理解為 一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用:當(dāng)基極電流為0時(shí),三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止),相當(dāng)于開關(guān)斷開;當(dāng)基極電流很 大,以至于三極管飽和時(shí),相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài),那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管。四、工作狀態(tài)如果我們在上面這個(gè)圖中,將電阻Rc換成一個(gè)燈泡,那么當(dāng)基極電流為0時(shí),集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)(大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數(shù) β),三極管就飽和,相當(dāng)于開關(guān)閉合,燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了,所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通 斷。如果基極電流從0慢慢增加,那么燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。對于PNP型三極管,分析方法類似,不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反,因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過來——變成朝里的了。
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(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅npn和鍺pnp兩種三極管,(其中,n表示在高純度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而p是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹npn硅管的電流放大原理。 對于npn管,它是由2塊n型半導(dǎo)體中間夾著一塊p型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的pn結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。 當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí),發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài),而c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí),集電結(jié)處于反偏狀態(tài),集電極電源ec要高于基極電源ebo。 在制造三極管時(shí),有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時(shí)基區(qū)做得很薄,而且,要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,這樣,一旦接通電源后,由于發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但因前者的濃度基大于后者,所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發(fā)射極電流了。 由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏,注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合,被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源eb重新補(bǔ)給,從而形成了基極電流ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得: ie=ib+ic 這就是說,在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的ib,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的ic,這就是所謂電流放大作用,ic與ib是維持一定的比例關(guān)系,即: β1=ic/ib 式中:β1--稱為直流放大倍數(shù), 集電極電流的變化量△ic與基極電流的變化量△ib之比為: β= △ic/△ib 式中β--稱為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大,所以有時(shí)為了方便起見,對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。 三極管是一種電流放大器件,但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?三極管放大時(shí)管子內(nèi)部的工作原理 1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子 電源ub經(jīng)過電阻rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū),形成發(fā)射極電流ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個(gè)電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。 2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合 電子進(jìn)入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)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(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散,被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合,擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。 3、集電區(qū)收集電子 由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散,同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動,流向基區(qū)形成反向飽和電流,用icbo來表示,其數(shù)值很小,但對溫度卻異常敏感。
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