三极管的工作原理

合集下载

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。

这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。

我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。

三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。

从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。

一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图 3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。

三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。

例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。

为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图 4 )。

这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。

如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。

注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。

由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极e 就对应着图4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。

三级管电路工作原理及详解

三级管电路工作原理及详解

三级管电路工作原理及详解一、引言三极管是一种常用的半导体器件,广泛应用于各种电路中。

它具有放大信号、开关控制和稳压等特性,是现代电子设备中不可或缺的元件之一。

本文将深入探讨三极管电路的工作原理和详解,以帮助读者更好地理解和应用三极管。

二、三极管基本概述三极管是由三个不同掺杂的半导体材料组成,常用的有NPN型和PNP型两种。

其中,NPN型三极管中央是N型半导体,两侧是P型半导体;PNP型三极管中央是P型半导体,两侧是N型半导体。

三极管的结构决定了它具有双向导通的特点。

三、三极管的工作原理3.1 NPN型三极管工作原理1.充电过程:–基极与发射极之间施加正向电压。

–发射极和基极之间形成正向偏压。

–发射极注入少量电子到基区。

2.放电过程:–基极电压接近零。

–发射区的少数载流子都陷于基区。

–收集区电流几乎是零。

3.放大过程:–基极电压逆向偏置。

–发射极和基极之间形成反向偏压。

–基极电流引起发射极电流的增加,形成放大效应。

3.2 PNP型三极管工作原理1.充电过程:–基极与发射极之间施加负向电压。

–发射极和基极之间形成负向偏压。

–发射极抽取少量电子从基区。

2.放电过程:–基极电压接近零。

–发射区的少数载流子都陷于基区。

–收集区电流几乎是零。

3.放大过程:–基极电压逆向偏置。

–发射极与基极之间形成反向偏压。

–基极电流引起发射极电流的减小,形成放大效应。

四、三极管的应用三极管由于其特性,在电子电路中有广泛的应用。

以下是几个常见的应用场景: 1. 放大器:使用三极管可以放大微弱的信号,使之变得可用于其他电路。

2. 开关控制:三极管可以作为开关,控制电路的通断。

3. 稳压器:利用三极管的特性,可以设计稳压电路,保持输出电压的稳定性。

4. 正弦波发生器:三极管可以用于正弦波发生器的设计,产生各种频率的信号。

五、三极管的优缺点5.1 优点•体积小、重量轻,便于集成和组装。

•功耗低,效率高。

•放大范围宽,稳定性好。

3极管原理

3极管原理

3极管原理
1. 什么是3极管?
3极管,也叫做晶体三极管,是一种半导体器件。

它由三个区域
组成,分别是N型、P型、N型,因此得名。

3极管是一种电流控制器件,可以用来放大电流、开关电路等。

2. 3极管的工作原理是什么?
3极管的工作原理是基于PN结的特性。

当PN结被正向偏置时,
电子从N型区域流向P型区域,同时空穴从P型区域流向N型区域,
这样就形成了电流。

当PN结被反向偏置时,电子和空穴都被阻挡,电
流无法通过。

3. 3极管的应用领域有哪些?
由于3极管具有放大、开关等特性,因此在电子领域有广泛的应用。

例如,它可以用于电视机、收音机等电子产品中的放大器电路。

此外,3极管还可以用于电源开关、电动机控制等领域。

4. 3极管的优点和缺点是什么?
3极管的优点是体积小、功耗低、可靠性高等。

缺点是放大能力
有限、温度敏感等。

5. 3极管与其他半导体器件的区别是什么?
3极管与其他半导体器件的区别在于它只有三个区域,而其他器
件例如场效应管、二极管等则有更多的区域。

此外,3极管的基极电流控制能力比较强,而其他器件则有不同的特点。

6. 怎样选择适合的3极管?
选择适合的3极管需要考虑多种因素,例如电流、电压、频率等。

在选择时,需要根据具体的应用场景进行综合考虑,选择合适的型号。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理
三极管是一种常用的电子器件,其工作原理是基于PN结的导电特性。

它由三个控制端分别为基极(B)、发射极(E)和集电极(C)构成。

当三极管的基极与发射极之间施加一个正向电压时,即基极的电势高于发射极,此时PN结会被正向偏置。

由于PN结的导电特性,电子会从N区域注入到P区域,并与P区域中的空穴重新组合。

在基极注入的电子数量足够多时,P区域会形成一个“电子云”,这就是基区。

基区的电荷状态会对P区和N
区的导电特性产生影响。

当外部施加的电压继续增大,足够大以让基极与发射极之间的电压达到饱和值时,三极管就进入了饱和区。

在饱和区,电流可以从集电极流向发射极,这时三极管的电流放大特性可以得到利用。

当外部电压减小时,三极管将退出饱和区。

另一种情况是,当基极与发射极之间施加一个反向电压时,即基极的电势低于发射极,此时PN结会被反向偏置。

在这种情况下,三极管处于截止区,几乎没有电流通过。

总之,通过控制三极管的基极电压,可以实现对集电极和发射极之间电流的控制和调节。

这使得三极管成为了很多电子电路中非常重要的元件之一。

三极管工作原理

三极管工作原理

三极管工作原理三极管是一种半导体器件,是现代电子技术中经常使用的一种元件。

它是由三个掺杂不同材料的半导体层构成,通常是两个P型半导体层夹着一个N型半导体层。

在三极管中,最外侧的P型半导体层称为集电极(C),中间的N型半导体层称为基极(B),而内侧的P型半导体层则称为发射极(E)。

三极管的工作原理可以通过两种基本的工作模式来解释:放大模式和开关模式。

在放大模式下,三极管被用作信号放大器。

当基极与发射极之间的电压(即基极电压)为0.6-0.7伏时,三极管处于正常工作状态。

此时,集电极和发射极之间的电压被称为集-发电压(Vce),集电极电流被称为集电流(Ic)。

如果在集电极电压为正时,向基极输入一个小的正信号,该信号将引起基极电流的变化,从而改变集电极电流。

由于集电极电流的变化相对于输入信号的变化较大,三极管可以作为放大器来放大信号。

在开关模式下,三极管被用作开关。

当基极与发射极之间的电压小于0.6伏时,三极管处于截止状态,无电流通过。

当基极与发射极之间的电压大于0.6伏时,三极管处于饱和状态,集电极电流可以流过。

因此,通过改变基极电压,可以控制三极管的开关状态。

三极管的工作原理是基于半导体材料的特性。

在P-N结的边界上,存在一个电势垒,其作用是阻止电子和空穴的自由扩散。

当基极与发射极之间的电压为0.6-0.7伏时,电势垒被克服,电子从N型半导体层向P型半导体层扩散,同时空穴从P型半导体层向N型半导体层扩散,形成电流流动。

三极管的放大原理可以通过结构特点来解释。

在三极管中,电子从基极注入发射极,进而在集电极上形成集电流。

这个过程是由于基极与发射极之间的电压使基极电流扩散到发射极,并由于集电极的电势吸引电子流入。

当基极输入信号时,基极电流会受到变化,而这种变化会通过集电极电流的变化来放大。

三极管的开关原理是基于电压的变化来实现的。

当基极电压小于0.6伏时,电势垒会禁止电流流动,三极管处于截止状态。

当基极电压大于0.6伏时,电势垒被克服,电流可以流动,三极管处于饱和状态。

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂

三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。

这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。

我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。

三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。

从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。

一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图 3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。

三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。

例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。

为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图 4 )。

这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。

如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。

注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。

由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极e 就对应着图4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。

一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。

这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。

我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。

三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。

从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。

一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。

三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。

例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。

为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图4 )。

这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。

如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。

注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。

由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

通俗易懂的三极管工作原理

通俗易懂的三极管工作原理

通俗易懂的三极管⼯作原理三极管在放⼤信号时相当于杠杆原理的⽀点,⼒臂越长,⼒矩越短,做功越省⼒,三极管的基级相当于⽀点,发射极相当于⼒臂,电动势相当于做功的⼒,三极管的集电极的电流相当于做功的焦⽿.通俗易懂的三极管⼯作原理<转>2009-12-20 13:33理解三极管的⼯作原理⾸先从以下两个⽅⾯来认识:其⼀、制造⼯艺上的两个特点:(1)基区的宽度做的⾮常薄;(2)发射区掺杂浓度⾼。

其⼆、三极管⼯作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的⼤⼩不能超过1V);(b)在C极和E极之间施加反向电压;(c) 如要取得输出必须加负载电阻。

当三极管满⾜必要的⼯作条件后,其⼯作原理如下:(1)基极有电流流动时。

由于B极和E极之间有正向电压,所以电⼦从发射极向基极移动,⼜因为C极和E极间施加了反向电压,因此,从发射极向基极移动的电⼦,在⾼电压的作⽤下,通过基极进⼊集电极。

于是,在基极所加的正电压的作⽤下,发射极的⼤量电⼦被输送到集电极,产⽣很⼤的集电极电流。

(2)基极⽆电流流动时。

在B极和E极之间不能施加电压的状态时,由于C 极和E极间施加了反向电压,所以集电极的电⼦受电源正电压吸引⽽在 C极和E极之间产⽣空间电荷区,阻碍了从发射极向集电极的电⼦流动,因⽽就没有集电极电流产⽣。

综上所述,在晶体三极管中很⼩的基极电流可以导致很⼤的集电极电流,这就是三极管的电流放⼤作⽤。

此外,三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截⽌,这就是三极管的开关作⽤(开关特性)。

参见晶体三极管特性曲线 5.2图所⽰:晶体三极管共发射极放⼤原理如下图所⽰:A、vt是⼀个npn型三极管画外⾳:我们可以⽤⽔龙头与闸门放⽔的关系,来想象或者说是理解三极管的放⼤原理。

其⽰意图如下图 2-20 所⽰图 2-20 三极管放⼤原理参考⽰意图①如图 2.20 (a)所⽰:当发射结⽆电压或施加电压在门限电压以下,相当于闸门关紧时,⽔未从⽔龙头底部通过⽔嘴流出来。

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用一、工作原理三极管是一种常见的半导体器件,由三个控制电极构成:发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。

它的工作原理基于PN结的导电特性。

1. PN结导电特性PN结是由P型半导体和N型半导体构成的结。

P型半导体中的杂质原子掺入了三价元素,形成了空穴(正电荷载体),而N型半导体中的杂质原子掺入了五价元素,形成了自由电子(负电荷载体)。

当P型半导体与N型半导体相接触时,形成PN结。

在PN结中,自由电子从N区域向P区域扩散,空穴从P区域向N区域扩散,形成了电子云区域。

这个电子云区域称为耗尽层,其中没有自由电子和空穴。

2. 三极管的工作原理三极管的工作原理基于PN结的导电特性。

当在三极管的基极-发射极之间施加正向电压时,使得PN结处于正向偏置状态,耗尽层变窄,自由电子和空穴开始扩散并形成电流。

此时,三极管处于放大状态。

三极管的集电极-发射极之间的电压称为集电极电压(Vce),基极-发射极之间的电压称为基极电压(Vbe)。

当Vce大于Vbe时,三极管处于饱和状态,电流可以从集电极流向发射极。

当Vce小于Vbe时,三极管处于截止状态,电流无法从集电极流向发射极。

二、应用三极管由于其放大特性和开关特性,广泛应用于电子电路中,以下是三极管的一些常见应用:1. 放大器三极管可以作为放大器使用,将弱信号放大为较大的信号。

例如,在音频放大器中,三极管可以将微弱的音频信号放大为足够大的信号,以驱动扬声器。

2. 开关三极管的开关特性使其可以用作开关。

当三极管处于饱和状态时,电流可以从集电极流向发射极,相当于开关闭合;当三极管处于截止状态时,电流无法从集电极流向发射极,相当于开关断开。

这种开关特性使得三极管在数字电路和计算机逻辑电路中得到广泛应用。

3. 振荡器三极管可以用于构建振荡器电路。

振荡器电路可以产生稳定的交流信号,广泛应用于通信系统、射频电路等领域。

4. 温度传感器三极管的导电特性受温度影响,因此可以将三极管用作温度传感器。

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用一、工作原理三极管是一种半导体器件,由三个不同掺杂的材料构成,通常为NPN或者PNP结构。

它的工作原理基于PN结的正向和反向偏置。

当三极管处于正向偏置时,电流从发射极流向基极,然后从集电极流出。

这时,三极管处于放大状态。

当三极管处于反向偏置时,电流无法通过,处于截止状态。

二、三极管的类型1. NPN型三极管:发射极其N型材料,基极其P型材料,集电极其N型材料。

2. PNP型三极管:发射极其P型材料,基极其N型材料,集电极其P型材料。

三、三极管的应用1. 放大器:三极管可以作为放大器使用,将输入信号放大到更高的电压或者电流水平。

它可以用于音频放大器、射频放大器等。

2. 开关:三极管可以作为开关使用,控制电路的通断。

当三极管处于饱和状态时,它可以将较大的电流通过;当处于截止状态时,电流无法通过。

3. 振荡器:三极管可以用于构建振荡器电路,产生稳定的信号波形。

这在无线电频率合成器和时钟电路中非往往见。

4. 整流器:三极管可以用于整流电路,将交流信号转换为直流信号。

这在电源供应和电池充电器中非往往见。

四、三极管的特性参数1. 最大耐压:指三极管可以承受的最大电压。

超过这个电压,三极管可能会损坏。

2. 最大电流:指三极管可以承受的最大电流。

超过这个电流,三极管可能会损坏。

3. 增益:指三极管的放大倍数,即输出信号与输入信号之间的比例关系。

4. 饱和电压:指三极管在饱和状态下的电压降。

5. 截止电流:指三极管在截止状态下的漏电流。

五、三极管的选型在选择三极管时,需要考虑以下因素:1. 电压和电流要求:根据具体的应用需求,选择合适的最大耐压和最大电流。

2. 频率要求:根据应用的频率范围,选择具有合适的高频特性的三极管。

3. 放大倍数要求:根据需要放大的信号大小,选择具有合适增益的三极管。

4. 温度要求:根据应用环境的温度范围,选择具有合适温度特性的三极管。

六、三极管的常见问题及解决方法1. 三极管损坏:可能是由于过高的电压或者电流导致的。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理一、引言三极管是一种常用的电子器件,广泛应用于电子电路中。

了解三极管的工作原理对于理解电子电路的基本原理和设计具有重要意义。

本文将详细介绍三极管的工作原理,包括其结构、工作方式和特性。

二、结构三极管由三个掺杂不同材料的半导体区域组成,分别是发射区、基区和集电区。

发射区和集电区是N型半导体,基区是P型半导体。

这种结构被称为NPN型三极管。

三、工作方式三极管有三种工作方式,分别是放大、开关和稳压。

1. 放大在放大工作方式下,三极管的发射极接收输入信号,基极控制输出信号的放大。

当输入信号施加在基极时,发射极电流会随着基极电流的变化而变化,从而控制集电极电流的放大。

这种放大作用使得三极管在放大电路中起到放大信号的作用。

2. 开关在开关工作方式下,三极管的基极控制集电极电流的开关。

当基极电流为零时,三极管处于截止状态,集电极电流为零;当基极电流大于某个临界值时,三极管处于饱和状态,集电极电流接近最大值。

通过控制基极电流的大小,可以实现对开关的控制。

3. 稳压在稳压工作方式下,三极管被用作稳压器。

通过控制基极电流,使得三极管的集电极电流保持恒定,从而实现对电路中电压的稳定输出。

四、特性三极管具有以下几个重要的特性:1. 放大倍数三极管的放大倍数是指输出信号与输入信号之间的比例关系。

放大倍数可以通过改变基极电流来调节,一般用直流电流放大倍数和交流电流放大倍数来表示。

2. 饱和电压和截止电压饱和电压是指三极管处于饱和状态时的集电极-发射极之间的电压,截止电压是指三极管处于截止状态时的集电极-发射极之间的电压。

饱和电压和截止电压是三极管工作的重要参考参数。

3. 最大集电极电流和最大功耗最大集电极电流是指三极管能够承受的最大电流,超过该值会导致损坏。

最大功耗是指三极管能够承受的最大功率,超过该值也会导致损坏。

五、应用三极管广泛应用于各种电子电路中,包括放大器、开关电路、振荡器、稳压器等。

在放大器中,三极管可以放大输入信号,使得输出信号具有更大的幅度。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理一、引言三极管是一种重要的半导体器件,广泛应用于电子电路中。

本文将详细介绍三极管的工作原理,包括结构、特性以及工作模式等方面的内容。

二、结构三极管由三个掺杂不同材料的半导体层组成,分别为发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。

发射极与基极之间形成PN结,基极与集电极之间也形成PN结。

发射极和集电极之间的结被称为正向偏置,而基极和发射极之间的结被称为反向偏置。

三、工作原理1. 放大作用当三极管处于正向偏置状态时,发射极和基极之间形成为了一个二极管,称为发射结二极管。

此时,发射结二极管处于正向导通状态,电流从发射极流向基极。

同时,基极和集电极之间的结处于反向截止状态,集电极电流较小。

2. 放大倍数三极管的放大倍数是指集电极电流变化与基极电流变化之间的比值。

当基极电流变化时,由于三极管的放大作用,集电极电流也相应变化,且变化倍数较大。

因此,三极管可以作为放大器使用。

3. 工作模式三极管有三种工作模式,分别为放大模式、截止模式和饱和模式。

- 放大模式:当基极电流较小时,三极管工作在放大模式。

此时,发射极和基极之间的二极管处于正向导通状态,集电极电流较大。

- 截止模式:当基极电流为零时,三极管工作在截止模式。

此时,发射极和基极之间的二极管处于反向截止状态,集电极电流为零。

- 饱和模式:当基极电流较大时,三极管工作在饱和模式。

此时,发射极和基极之间的二极管处于正向导通状态,集电极电流较小。

四、特性1. 输入特性三极管的输入特性是指基极电流和发射极-基极电压之间的关系。

通常,输入特性曲线呈现出非线性的特点,即基极电流随着发射极-基极电压的增加而迅速增加。

2. 输出特性三极管的输出特性是指集电极电流和集电极-发射极电压之间的关系。

输出特性曲线呈现出非线性的特点,即集电极电流随着集电极-发射极电压的增加而迅速增加。

3. 饱和电压饱和电压是指三极管在饱和模式下的集电极-发射极电压。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理一、引言三极管是一种重要的电子器件,广泛应用于各种电子设备中。

了解三极管的工作原理对于理解电子电路的基本原理至关重要。

本文将详细介绍三极管的工作原理,包括结构、工作方式以及特性等方面的内容。

二、结构三极管是由三个掺杂不同材料的半导体层叠而成的。

它通常由两个P型半导体层夹着一个N型半导体层组成。

这种结构被称为PNP型三极管,也有NPN型三极管的结构。

三极管的结构决定了它的工作方式和特性。

三、工作方式三极管有三个引脚,分别是基极(B)、发射极(E)和集电极(C)。

三极管的工作方式可以分为放大模式和开关模式。

1. 放大模式在放大模式下,三极管的基极电流较小,而集电极电流较大。

当输入信号施加在基极上时,三极管会将输入信号放大,并输出到集电极上。

这种放大作用使得三极管在放大电路中得到广泛应用。

2. 开关模式在开关模式下,三极管的基极电流较大,而集电极电流较小。

当基极电流为零时,三极管处于截止状态,没有电流通过。

当基极电流为正时,三极管处于饱和状态,允许电流通过。

这种开关特性使得三极管可以用于数字电路和开关电路中。

四、特性三极管具有许多特性,包括放大倍数、截止电流和饱和电流等。

1. 放大倍数放大倍数是指三极管输出电流与输入电流之间的比值。

它可以用来衡量三极管的放大能力。

不同类型的三极管具有不同的放大倍数,通常在数据手册中可以找到具体数值。

2. 截止电流和饱和电流截止电流是指当三极管处于截止状态时,通过集电极的电流。

饱和电流是指当三极管处于饱和状态时,通过集电极的最大电流。

这两个参数可以帮助我们确定三极管的工作状态。

3. 频率响应三极管的频率响应是指它对不同频率的输入信号的放大能力。

它通常由截止频率和增益带宽积来表示。

截止频率是指三极管放大能力下降到一定比例的频率,而增益带宽积是指放大倍数与频率的乘积。

五、应用领域三极管在电子领域有广泛的应用。

它可以用于放大电路、开关电路、振荡电路以及模拟和数字电路等方面。

三极管工作原理及详解

三极管工作原理及详解

三极管工作原理及详解三极管是一种电子元器件,也被称为晶体管,是现代电子技术中广泛应用的一种重要器件。

它是由半导体材料制成的,通常由一个n-型材料和两个p-型材料组成,形成了一个n-p-n结构。

三极管的基本结构由一个基极(B,用于控制电流流动)、一个发射极(E,用于输入电流)和一个集电极(C,用于输出电流)组成。

其工作原理可分为以下几个方面进行详解:1.PN结反偏扩散:当三极管的发射结(BE结)处于反偏状态时,即使输入电压很小,也会有导电电子和空穴被扩散进入发射结。

这会导致发射结区域的电荷强度减小,使其变得非常薄。

基极结(BC结)也被反偏,因此极少有电子和空穴从基极端扩散进入。

2.动态增益:由于发射结非常薄,即使很小的输入电流(基电流)也能穿过发射结流入发射区。

这些电流在发射结区域中的散射使得电流进一步扩大,从而形成了由基电流控制的大电流放大器。

3.输出由输入控制:三极管的工作特点是,当输入信号施加在基极上时,这将导致在发射结和基结之间发生器件动作,如三极管的增益。

因此,输入电流的小变化就会导致输出电流的相应变化。

4.级联放大:三极管的输出可以直接连接到下一个三极管的输入,以实现级联放大,从而进一步增大信号的幅度。

这是因为三极管具有很高的放大倍数,通常在100以上。

5.工作模式:三极管的工作可以分为三种模式:放大模式、截止模式和饱和模式。

放大模式是三极管最常见的工作模式,此时三极管的输入电压足够大以驱动输出电流。

截止模式是指输入电压不足以驱动输出电流,此时三极管处于关闭状态。

饱和模式是指输入电压非常高,以至于电流饱和,此时三极管处于完全开启状态。

6.用途广泛:三极管作为一种重要的电子元件,在电子电路中应用广泛。

它可以用作放大器、开关、振荡器等。

例如,在放大器电路中,通过适当地设置电路参数,可以使输入信号的微小变化引起输出电流的大幅度变化,从而实现信号放大功能。

在开关电路中,三极管可以通过控制输入电流的开关行为,打开或关闭电路。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理引言概述:三极管是一种常用的电子元件,广泛应用于电子电路中。

它是一种半导体器件,具有放大、开关和稳压等功能。

三极管的工作原理是通过控制输入信号的电流来控制输出信号的电流,实现信号的放大和控制。

本文将详细介绍三极管的工作原理。

一、三极管的基本结构1.1 发射极:发射极是三极管的输入端,用来输入控制信号。

1.2 基极:基极是三极管的控制端,通过控制基极电流来控制输出电流。

1.3 集电极:集电极是三极管的输出端,输出经过放大或者控制后的电流。

二、三极管的工作原理2.1 放大作用:当基极电流变化时,会引起集电极电流的变化,实现信号的放大。

2.2 开关作用:通过控制基极电流的大小,可以使三极管处于导通或者截止状态,实现开关功能。

2.3 稳压作用:三极管在一定电压范围内可以稳定输出电压,实现稳压功能。

三、三极管的工作状态3.1 放大区:当基极电流较小时,三极管处于放大区,信号可以被放大。

3.2 饱和区:当基极电流增大到一定程度时,三极管会进入饱和区,此时集电极电流达到最大值。

3.3 截止区:当基极电流为零时,三极管处于截止区,集电极电流为零。

四、三极管的工作特性4.1 饱和电流:三极管进入饱和区时的最大集电极电流。

4.2 截止电流:三极管处于截止区时的最小集电极电流。

4.3 放大倍数:三极管放大输入信号的倍数。

五、三极管的应用领域5.1 放大器:三极管广泛应用于各种放大电路中,如音频放大器、射频放大器等。

5.2 开关电路:三极管可以实现开关功能,用于控制电路的通断。

5.3 稳压器:三极管可以用作稳压器,提供稳定的电压输出。

总结:通过以上介绍,我们可以看到三极管作为一种重要的半导体器件,具有多种功能和应用。

了解三极管的工作原理有助于我们更好地理解电子电路的工作原理,提高电路设计和维修的能力。

希翼本文对读者有所匡助。

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用

三极管的工作原理与应用一、工作原理:三极管是一种半导体器件,由三个控制电极组成:发射极、基极和集电极。

它是一种双极型晶体管,通过控制基极电流,可以调节集电极电流的放大倍数。

三极管的工作原理基于PN结的电子输运和控制。

1. PN结电子输运:三极管的基本结构是由两个不同掺杂的半导体材料构成的PN结。

当基极与发射极之间的PN结正向偏置时,发射极的电子从N区向P区注入,形成电子云。

同时,基极与集电极之间的PN结反向偏置,形成一个薄的耗尽区域,阻止电子从集电极流向基极。

2. 控制基极电流:当在基极电流(IB)的作用下,发射极的电子云会受到吸引,一部分电子会穿越耗尽区域,进入集电极。

这样,小的基极电流可以控制大的集电极电流,实现信号的放大。

3. 工作模式:根据三极管的工作区域,可以分为三种模式:放大模式、截止模式和饱和模式。

在放大模式下,基极电流控制集电极电流的放大倍数。

在截止模式下,基极电流很小,集电极电流接近于零。

在饱和模式下,基极电流足够大,集电极电流接近于最大值。

二、应用领域:三极管作为一种重要的电子器件,在各个领域都有广泛的应用。

1. 放大器:三极管可以将微弱的信号放大成较大的信号,用于音频放大器、射频放大器等电子设备中。

通过调节基极电流,可以实现对信号的放大和控制。

2. 开关:三极管可以作为开关控制电路中的关键元件,用于控制电流的开关状态。

在数字电路中,三极管可以实现逻辑门电路的功能,如与门、或门等。

3. 振荡器:三极管可以用于构建振荡器电路,产生稳定的高频信号。

振荡器广泛应用于无线通信、雷达、计算机等领域。

4. 温度传感器:三极管的温度特性可以用于温度传感器。

通过测量三极管的电流和温度之间的关系,可以实现对环境温度的测量。

5. 电源稳压:三极管可以用于构建稳压电路,通过调节基极电流,实现对电源输出电压的稳定控制。

总结:三极管的工作原理基于PN结的电子输运和控制,通过调节基极电流,可以实现对集电极电流的放大和控制。

三极管的开关原理

三极管的开关原理

三极管的开关原理
三极管,顾名思义,是由三个电极(E、N、C)组成的一种半导体器件。

三极管的工作原理是什么呢?答案是:当电路接通时,三极管内部的电子会从一极流向另一极。

而电子流动的方向与电流方向相反。

因此,在电路中就可以将电流从一个极流向另一个极,从而实现电路的接通与断开。

三极管的种类很多,按照工作原理可分为三类:PNP型、NPN型和PNP—NPN型。

(1)PNP型
PNP型是由一个NPN型基片和一个或多个NPN基片制成。

它是目前最常用的一种类型,它的基片是一块很薄的半导体,叫做“P”。

在“P”中有一个很大的电阻,这个电阻称为“NPN”。

在PNP型中,P基片和N基片都有一层极薄的半导体,叫做“P”。

NPN型是由两个PNP元件和两个NPN元件组成的。

其中一个PNP元件有一个大电阻,称为“P”;另一个PNP元件有一个小电阻,称为“N”。

—— 1 —1 —。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

三极管工作原理一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。

这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。

我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。

三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。

从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。

一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图 3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。

三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。

例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。

为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图4 )。

这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。

如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。

注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。

由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

三极管的基极b 、集电极c 和发射极e 就对应着图4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。

电路见图5 ,若给三极管外加一定的电压,就会产生电流I b 、I c 和I e 。

调节电位器RP 改变基极电流I b ,I c 也随之变化。

由于I c =βI b ,所以很小的I b 控制着比它大β 倍的I c 。

I c 不是由三极管产生的,是由电源V CC 在I b 的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。

四、如图5,假设三极管的β=100,RP=200K,此时的Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=βI b=2mA当RP=0时,Ib=6v/100k=0.06mA,Ic=βI b=2mA。

以上两种状态都符合Ic=βI b,我们说,三极管处于"放大区"。

假设RP=0,Rb=1k,此时,Ib=6v/1k=6mA按Ic=βI b计算,Ic应等于600mA,而实际上,由于图中300欧姆限流电阻(Rc)的存在,实际上Ic=(6v/300)≈20mA,此时,Ic≠βI b,而且,Ic不再受Ib控制,即处于"饱和区",当RP和Rb大到一定程度,使Ube<死区电压(硅管约0.5V,锗管约0.3)此时be结处于不导通状态,Ib=0,则Ic=0,处于"截止区"。

五、单纯从“放大”的角度来看,我们希望β 值越大越好。

可是,三极管接成共发射极放大电路(图6 )时,从管子的集电极c 到发射极e 总会产生一有害的漏电流,称为穿透电流I ceo ,它的大小与β 值近似成正比,β 值越大,I ceo 就越大。

I ceo 这种寄生电流不受I b 控制,却成为集电极电流I c 的一部分,I c =βI b +I ceo 。

值得注意的是,I ceo 跟温度有密切的关系,温度升高,I ceo 急剧变大,破坏了放大电路工作的稳定性。

所以,选择三极管时,并不是β 越大越好,一般取硅管β 为40 ~150 ,锗管取40 ~80 。

六、在常温下,锗管的穿透电流比较大,一般由几十微安到几百微安,硅管的穿透电流就比较小,一般只有零点几微安到几微安。

I ceo 虽然不大,却与温度有着密切的关系,它们遵循着所谓的“加倍规则”,这就是温度每升高10℃,I ceo 约增大一倍。

例如,某锗管在常温20℃时,I ceo 为20μA ,在使用中管芯温度上升到50℃,I ceo 就增大到160μA 左右。

测量I ceo 的电路很简单(图7 ),三极管的基极开路,在集电极与发射极之间接入电源V CC (6V ),串联在电路中的电流表(可用万用表中的0.1mA 挡)所指示的电流值就是I ceo 。

七、严格地说,三极管的β 值不是一个不变的常数。

在实际使用中,调整三极管的集电极电流I ,β 值会随着发生变化(图8 )。

一般说来,在I c 很小(例如几十微安)或很大(即接近集电极最大允电流I CM )时,β 值都比较小,在1mA 以上相当宽的范围内,小功率管的β 值都比较大,所以,同学们在调试放大电路时,要确定合适的工作电流I c ,以获得最佳放大状态。

另外,β 值也和三极管的其它参数一样,跟温度有密切的关系。

温度升高,β 值相应变大。

一般温度每升高1℃,β 值增加0.5 %~1 %。

八、三极管有一个极限参数叫集电极最大允许电流,用I CM 表示。

I CM 常称为三极管的额定电流,所以人们常常误认为超过了I CM 值,由于过热会把管子烧坏。

实际上,规定I CM 值是为避免集电极电流太大时引起β 值下降过多。

一般把β 值降低到它的最大值一半左右时的集电极电流定为集电极最大允许电流I CM 。

九、三极管的电流放大系数β 值还与电路的工作频率有关。

在一定的频率范围内,可以认为β 值是不随频率变化的(图9 ),可是当频率升高到超过某一数值后,β 值就会明显下降。

为了保证三极管在高频时仍然具有足够的放大能力,人们规定:当频率升高到使β 值下降到低频(1000Hz )值β 0 的0.707 倍时,所对应的频率称为β 截止频率,用f β 表示。

f β 就是三极管接成共发射极电路时所允许的最高工作频率。

三极管β 截止频率f β 是在三极管接成共发射极放大电路时测定的。

如果三极管接成共基极电路,随着频率的升高,其电流放大系数α (α =I c /I e )值下降到低频(1000Hz )值α o 的0.707 倍时,所对应的频率称为α 截止频率,用f α 表示(图10 )。

f α 反映了三极管共基极运用时的频率限制。

在三极管产品系列中,常根据 f α 的大小划分低频管和高频管。

国家规定,f α <3MHz 的为低频管,f α >3MHz 的为高频管。

当频率高于f β 值后,继续升高频率,β 值将随之下降,直到β =1 ,三极管就失去了放大能力。

为此,人们规定:在高频条件下,β =1 时所对应的频率,称为特征频率,用f T 表示。

f T 常作为标志三极管频率特性好坏的重要参数。

在选择三极管时,应使管子的特征频率f T 比实际工作频率高出3 ~5 倍。

f α 与f β 的物理意义是相同的,仅仅是放大电路连接方式不同。

理论分析和实验都可以证明,同一只三极管的 f β 值远比f α 值要小,它们之间的关系为f β =(1 -α )f α这就说明了共发射极电路的极限工作频率比共基极电路低得多。

所以,高频放大和振荡电路大多采用共基极连接。

三极管的工作原理时间:2008-12-28 20:11:01 来源:资料室作者:电磁阀结构与操作原理三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面,如图1所示,可有pnp和npn两种组合。

三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集极(collector, C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。

图中也显示出npn与pnp三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为n型半导体,和二极体的符号一致。

在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中性的p型区和n型区隔开。

图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。

三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区EB极间的pn接面维持在正向偏压,而BC极间的pn接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管都以此方式偏压。

图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。

EB接面的空乏区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。

图2(b)画的是没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图。

三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢?其间最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。

以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例,射极的电洞注入基极的n型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。

当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。

IC的大小和BC间反向偏压的大小关系不大。

基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InB? E(这部分是三极管作用不需要的部分)。

InB? E在射极与与电洞复合,即InB? E=I Erec。

pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地在图3(a)中看出。

图2 (a)一pnp三极管偏压在正向活性区;(b)没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图比较。

图3 (a) pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类;(b)电洞电位能分布及注入的情形;(c)电子的电位能分布及注入的情形。

一般三极管设计时,射极的掺杂浓度较基极的高许多,如此由射极注入基极的射极主要载体电洞(也就是基极的少数载体)IpE? B电流会比由基极注入射极的载体电子电流InB? E大很多,三极管的效益比较高。

图3(b)和(c)个别画出电洞和电子的电位能分布及载体注入的情形。

同时如果基极中性区的宽度WB愈窄,电洞通过基极的时间愈短,被多数载体电子复合的机率愈低,到达集电极的有效电洞流IpE? C愈大,基极必须提供的复合电子流也降低,三极管的效益也就愈高。

集电极的掺杂通常最低,如此可增大CB极的崩溃电压,并减小BC间反向偏压的pn接面的反向饱和电流,这里我们忽略这个反向饱和电流。

由图4(a),我们可以把各种电流的关系写下来:射极电流I E=IpE? B+ IErec = IpE? B+ InB? E =IpE? C+ I Brec + InB? E (1a)基极电流IB= InB? E + I Brec= I Erec + I Brec (1b)集电极电流I C =IpE? C= I E - I Erec - I Brec= I E - I B (1c)式1c也可以写成I E = IC+ IB射极注入基极的电洞流大小是由EB接面间的正向偏压大小来控制,和二极体的情形类似,在启动电压附近,微小的偏压变化,即可造成很大的注入电流变化。

相关文档
最新文档