电子专业都应知道的_三极管应用电路
三极管的工作原理与应用
三极管的工作原理与应用一、引言三极管是一种常用的电子元件,广泛应用于电子电路中。
它具有收集极、基极和发射极三个引脚,根据不同的电压信号输入,可以实现放大、开关、稳压等功能。
本文将介绍三极管的工作原理和常见的应用场景。
二、三极管的工作原理1. PN结和P型、N型材料三极管的工作原理与PN结密切相关。
PN结是由P型半导体和N型半导体材料组成的。
P型半导体具有多余的空穴,N型半导体具有多余的自由电子。
当P型和N型半导体相接触时,多余的电子会从N型半导体流向P型半导体,形成电子的扩散流动。
2. 基本工作模式三极管有三种基本工作模式:放大、截止和饱和。
在放大模式下,三极管的基极电流较小,因此电流从发射极到集电极的放大增益较高。
在截止模式下,三极管的基极电流为零,电流不能流过三极管。
在饱和模式下,基极电流最大,因此电流可以从发射极到集电极自由流动。
3. 工作原理在放大模式下,当正向偏置电压施加在PN结上时,导致电子从N型半导体流向P型半导体,形成电子的扩散流动。
这些电子会在P型半导体中与多余的空穴结合,形成正电荷。
当电子进入P型半导体时,它们会在P型半导体中变为少数载流子,导致P型半导体反向硅片形成电流。
这种流动的电流由基极电流提供。
当基极电流很小时,三极管的放大作用就会发挥出来。
在这种情况下,基极电压和集电极电流之间的关系是非线性的,即电流的小变化可以导致电压的较大变化。
这使得三极管成为信号放大器。
三、三极管的应用1. 放大器三极管作为放大器常被应用于音频信号处理和通信系统中。
通过合理选择放大器的电路和工作点,可以将输入的微弱信号放大到足够大的幅度,以便进一步处理或传输。
三极管做开关电路如何应用?原来这么简单
三极管做开关电路如何应⽤?原来这么简单三极管也叫双极性晶体管,是电流控制器件,在数字电路和模拟电路中⼴泛应⽤。
它有三个极,分别基极b,集电极c,发射极e。
三极管有两种结构形式,分别是NPN型,PNP型。
三极管的作⽤是信号放⼤和开关。
在数字电路中,常⽤三极管做开关电路。
今天我们针对性地讲三极管在开关电路的设计应⽤。
三极管的输出特性⼯作在三个区:饱和区、放⼤区和截⽌区。
对于开关电路,主要让三极管⼯作在其中的两个区:截⽌区和饱和区。
截⽌区:对于NPN型三极管,Ube<0.5V时已开始截⽌,但通常为了保证可靠截⽌,常使Ube=0或反向偏压。
三极管截⽌时,集电结处于反向偏置,这时Ib,Ic,Ie电流均为0。
对于NPN三极管,集电极电压Uc等于电源电压VCC,⽽对于PNP三极管,集电极电压Uc=-VCC。
饱和区:在此状态下,三极管发射结Ube处于正向偏置,集电结Ubc也处于正向偏置。
对于NPN三极管,Ub>Uc,Ub>Ue,集电极与发射极之间的电压约0.2V;对于PNP三极管,Ub<Uc,Ub<Ue,集电极与发射极之间的电压约负0.2V;当在三极管⼯作在截⽌区时,Ic约等于0,发射极与集电极之间就像⼀个断开的开关,不导通了。
当三极管⼯作在饱和区时,Uce约等于0V,发射极与集电极之间如同开关接通了。
图2:NPN型三极管开关电路图2是NPN型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作⽤;R2是下拉电阻,防⽌三极管受噪声影响误动作,当输⼊低电平OV时,直接通过此电阻将基极接地了。
当基极输⼊5V,三极管导通;当输⼊OV,三极管截⽌。
图3:PNP型三极管开关电路图3是PNP型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作⽤;R2是上拉电阻,防⽌三极管受噪声影响误动作。
当基极输⼊5V时,三极管截⽌;当基极输⼊OV时,三极管导通。
三极管开关电路就是利⽤三极管这两种关断和导通的功能,实现电⼦开关作⽤。
但是在饱和状态下,应避免三极管进⼊深度饱和,若管⼦进⼊深度饱和,其各极间的结电容将被充满电,充放电时间就很长,从⽽使三极管开通和开断的时间会延长。
三极管的应用电路
三极管的应用电路
三极管是一种常见的电子元件,其应用电路非常广泛。
以下是三极管的几个典型应用电路:
1. 放大电路:三极管可以作为放大器使用,将弱的信号放大为较大的信号。
常见的放大电路包括共射极放大电路、共集电极放大电路和共基极放大电路。
2. 开关电路:三极管也可以作为开关使用,将小电流控制大电流的开关行为。
常见的开关电路包括三极管开关电路和三极管触发电路。
3. 振荡电路:利用三极管的正反馈特性,可以构建振荡电路,产生正弦波或其他形式的波形信号。
4. 整流电路:三极管可以作为整流器使用,将交流信号转换为直流信号。
常见的整流电路包括半波整流电路和全波整流电路。
5. 电压稳压器:通过调整三极管的工作点,可以构建稳压电路,稳定输出电压。
6. 温度测量电路:三极管的基结电压会随温度的变化而变化,因此可以利用三极管构成的温度传感器测量温度。
7. 频率控制电路:由于三极管具有非线性特性,可以用于频率控制电路,例如频率合成电路、频率调制电路等。
总之,三极管的应用电路非常广泛,几乎涵盖了电子技术的各个领域。
三极管及其应用电路---笔记整理(DOC)
三极管及其应用电路一、简述半导体三极管也称为晶体三极管,可以说它是电子电路中最重要的器件。
它最主要的功能是电流放大和开关作用。
三极管顾名思义具有三个电极。
二极管是由一个PN结构成的,而三极管由两个PN结构成,共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。
其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。
由于不同的组合方式,形成了一种是NPN 型的三极管,另一种是PNP型的三极管。
二、三极管的识别三极管的电路符号有两种:有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。
实际上箭头所指的方向是电流的方向。
基区:较薄,掺杂浓度低;发射区:掺杂浓度较高,多子载流子多;集电区:面积较大。
图2 NPN和PNP三极管的等效模型三、三极管工作原理分析(详情参见华为模电资料)讲三极管的原理我们从二极管的原理入手讲起。
我们知道二极管是由一个PN结构成的,而三极管由两个PN结构成,共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。
二极管的结构及原理都很简单,内部一个PN结具有单向导电性,如示意图B。
很明显图示二极管处于反偏状态,PN结截止。
我们要特别注意这里的截止状态,实际上PN结截止时,总是会有很小的漏电流存在,也就是说PN结总是存在着反向关不断的现象,PN结的单向导电性并不是百分之百。
因为P区除了因“掺杂”而产生的多数载流子“空穴”之外,还总是会有极少数的本征载流子“电子”出现。
N区也是一样,除了多数载流子电子之外,也会有极少数的载流子空穴存在。
由于PN结内部存在有一个因多数载流子相互扩散而产生的内电场,而内电场的作用方向总是阻碍多数载流子的正向通过,所以,多数载流子正向通过PN结时就需要克服内电场的作用,需要约0.7伏的外加电压,这是PN结正向导通的门电压。
而反偏时,内电场在电源作用下会被加强也就是PN结加厚,少数载流子反向通过PN结时,内电场作用方向和少数载流子通过PN结的方向一致,也就是说此时的内电场对于少数载流子的反向通过不仅不会有阻碍作用,甚至还会有帮助作用。
三极管常用应用电路及分析
三极管常用应用电路及分析三极管是一种常见的电子器件,具有放大和开关功能。
在电子领域中,三极管有着广泛的应用,例如放大电路、开关电路和振荡电路等。
下面我将详细介绍三极管的常用应用电路及其分析。
首先,我们来介绍三极管的放大电路应用。
放大电路可以放大输入信号的幅值,并输出一个放大后的信号。
三极管可以作为放大器的关键部件,用于放大音频信号和射频信号等。
常见的三极管放大电路有共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路。
共射放大电路是最常见的三极管放大电路之一。
在共射放大电路中,三极管的发射极作为输入端,基极作为控制端,集电极作为输出端。
输入信号被施加在发射极上,通过基极到地的电阻进行偏置。
当输入信号引发了一定的输入电流时,三极管将放大这个电流,并通过负载电阻输出放大后的信号。
共射放大电路具有较大的增益、较低的输出阻抗和较高的输入阻抗,可用于音频放大和功率放大等应用。
共基放大电路是另一种常见的三极管放大电路。
在共基放大电路中,三极管的基极作为输入端,发射极作为控制端,集电极作为输出端。
输入信号直接施加在基极上,通过发射极到地的电阻进行偏置。
当输入信号引发了一定的输入电流时,三极管将放大这个电流,并从集电极输出放大后的信号。
共基放大电路具有较低的输入阻抗、较大的电流放大倍数和较小的输出阻抗,常用于射频放大等应用。
共集放大电路是三极管放大电路的另一个常见形式。
在共集放大电路中,三极管的集电极作为输入端,基极作为控制端,发射极作为输出端。
输入信号通过集电极到地的电阻进行偏置,并施加在集电极上。
当输入信号引发了一定的电流时,三极管将放大这个电流,并通过基极到地的电阻将放大后的信号输出。
共集放大电路具有较大的输入阻抗、较大的输出电流和较小的输出阻抗,可用于阻抗匹配和信号隔离等应用。
接下来,我们来介绍三极管的开关电路应用。
开关电路可以将输入信号转换为输出信号,常用于数字电路和计算机器件等。
三极管开关电路可以实现高频开关功能,用于模拟开关电路和数字电路的设计中。
三极管电路讲解
三极管电路讲解
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目录
1.三极管的基本结构
2.三极管的工作原理
3.三极管的分类与命名
4.三极管的电路应用
5.三极管的发展历程与未来展望
正文
一、三极管的基本结构
三极管,全称为双极型晶体管,是电子学中最常用的一种半导体器件。
它主要由三个区域组成:n 型区(发射极)、p 型区(基极)和 n 型区(集电极)。
发射极与集电极之间的电流放大作用是三极管最基本的功能。
二、三极管的工作原理
1.截止区:当发射极电压小于 0.7V 时,三极管处于截止区,此时没有电流流过。
2.放大区:当发射极电压大于 0.7V 时,三极管进入放大区,此时基极电流控制着集电极电流,实现电流放大。
3.饱和区:当集电极电流足够大时,三极管进入饱和区,此时电流不再随基极电流增大而增大。
三、三极管的分类与命名
根据构造和工作原理的不同,三极管可以分为两类:NPN 型和 PNP 型。
NPN 型三极管的结构是“N-P-N”,发射极是 N 型区,基极是 P 型区,
集电极是 N 型区。
PNP 型三极管的结构是“P-N-P”,发射极是 P 型区,
基极是 N 型区,集电极是 P 型区。
四、三极管的电路应用
三极管广泛应用于放大、开关、调制、稳压等电路。
常见的应用电路有三极管放大电路、三极管振荡电路、三极管稳压电路等。
五、三极管的发展历程与未来展望
自 1947 年美国科学家巴丁、布拉顿和肖克利发明晶体管以来,三极管经历了从锗到硅,从单极型到双极型,从低频到高频,从低功率到高功率的发展过程。
三极管电路讲解
三极管电路讲解(实用版)目录1.三极管的基本结构和原理2.三极管的分类和主要参数3.三极管电路的应用举例4.三极管电路的优缺点正文三极管电路讲解一、三极管的基本结构和原理三极管,又称晶体管,是一种常见的半导体器件。
它主要由三个区域组成:发射区、基区和集电区,分别对应着电子和空穴的发射、传输和收集。
根据电流放大系数不同,三极管可以分为两类:NPN 型和 PNP 型。
三极管的工作原理是基于半导体材料的 PN 结,可以实现电流的放大和开关控制等功能。
二、三极管的分类和主要参数1.分类:根据结构和用途的不同,三极管可以分为多种类型,如通用三极管、数字三极管、光耦合三极管等。
2.主要参数:三极管的主要参数包括电流放大系数(hfe)、截止电流(icbo)、集电极电流(ic)等。
这些参数决定了三极管的性能和应用范围。
三、三极管电路的应用举例1.共射极放大电路:共射极放大电路是一种常用的信号放大电路,可以实现输入信号的电压放大。
该电路中,输入信号加在基极,输出信号从集电极取得。
2.共基极放大电路:共基极放大电路是一种电流放大电路,可以实现输入信号的电流放大。
该电路中,输入信号加在发射极,输出信号从集电极取得。
3.共集极放大电路:共集极放大电路是一种电压跟随电路,可以实现输入信号的电压跟随。
该电路中,输入信号加在集电极,输出信号从发射极取得。
四、三极管电路的优缺点1.优点:三极管电路具有电流放大功能,可以实现信号的放大和传输;同时具有开关速度快、响应频率高、工作稳定性好等特点。
2.缺点:三极管电路的结构相对复杂,所占面积较大;此外,其输入电阻较低,容易受到外部干扰。
在高频应用中,三极管电路可能存在频率响应不足的问题。
综上所述,三极管电路作为一种重要的半导体器件,具有广泛的应用前景。
三极管电路讲解
三极管电路讲解摘要:1.三极管的基本概念2.三极管的工作原理3.三极管的分类4.三极管的主要参数5.三极管的应用领域正文:三极管是一种常用的半导体元器件,它在电子电路中有着广泛的应用。
下面,我们来详细讲解一下三极管电路的相关知识。
1.三极管的基本概念三极管,又称为晶体三极管,是由三个控制电极组成的半导体器件。
它具有电流放大作用,能够将输入信号的电流放大到输出端。
三极管的结构主要有两种:NPN 型和PNP 型。
2.三极管的工作原理三极管的工作原理主要基于半导体材料的PN 结。
当三极管的基极电流(IB)流过时,它将引起集电极电流(IC)的放大。
这个过程中,基极电流对集电极电流的放大作用称为电流放大系数,它与三极管的类型、结构和工作条件有关。
3.三极管的分类根据结构和工作原理的不同,三极管可以分为两类:NPN 型和PNP型。
其中,NPN 型三极管的发射极是电子浓度较低的N 型半导体,基极是电子浓度较高的P 型半导体,集电极是电子浓度最高的N 型半导体;PNP 型三极管则相反,发射极是电子浓度较高的P 型半导体,基极是电子浓度较低的N 型半导体,集电极是电子浓度最高的P 型半导体。
4.三极管的主要参数三极管的主要参数包括:电流放大系数(β)、极性、静态工作点(ICEO)、最大耗散功率(Ptot)等。
其中,电流放大系数表示基极电流对集电极电流的放大能力;极性决定了三极管的输入和输出信号的电流方向;静态工作点是指三极管在静态工作状态下,基极电流和集电极电流的比值;最大耗散功率表示三极管在最大工作状态下能够承受的热功率。
5.三极管的应用领域三极管在电子电路中有着广泛的应用,如放大器、振荡器、开关等。
它不仅能够放大电流,还可以控制电流的开关,因此被广泛应用于各种电子设备和仪器中。
总之,三极管是一种重要的半导体元器件,它的工作原理、分类和参数都是电子工程师需要掌握的基本知识。
三极管的实际应用及原理图
三极管的实际应用及原理图引言三极管是一种重要的电子元件,它在电子技术中有着广泛的应用。
本文将介绍三极管的原理和常见的实际应用,并提供相关的原理图。
一、三极管的原理三极管是一种半导体器件,由三个区域的P-N结组成,分别为发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
根据控制电流的不同,三极管可以工作在放大、开关和稳压等不同的工作模式。
1. 放大模式在放大模式下,三极管的基极-发射极电流(Ib)较小,而集电极-发射极电流(Ic)较大,可以放大输入信号的电流和电压。
三极管的放大倍数由其参数和电路连接方式决定。
2. 开关模式在开关模式下,当基极电流为零或较小时,三极管处于关断状态,集电极电流(Ic)非常小。
当基极电流较大时,三极管进入饱和状态,集电极电流(Ic)最大,可以用作开关控制器件。
3. 稳压模式在稳压模式下,三极管可以用作稳压器的关键组成部分。
通过合理选择三极管的参数和电路连接方式,可以实现对电源电压的稳定输出。
二、三极管的实际应用三极管作为一种重要的电子元件,在各种电子电路中都有着广泛的应用。
1. 放大器三极管常用于放大电路中,可以放大微弱的音频、视频或射频信号。
放大器的设计基于三极管的放大特性,通过调整电路参数实现对输入信号的放大。
•低频放大器:常用于音频放大器,提高音频信号的功率和音质。
•射频放大器:常用于无线电通信设备中,放大射频信号以增强信号传输能力。
•视频放大器:常用于电视、摄像机等视频设备中,放大视频信号以提高图像质量。
2. 开关控制器三极管的开关特性使其在各种开关电路中得到广泛应用。
•电子开关:三极管可用作电子设备的开关,如计算机电源、电子继电器等。
•脉冲宽度调制(PWM):三极管可用于实现PWM控制,如电机速度控制、LED亮度调节等。
3. 稳压器稳压器常用于提供稳定的电源电压。
•线性稳压器:采用三极管作为调节元件,通过调整三极管的工作状态来实现对电源电压的稳定输出。
三级管常用应用电路及分析
三级管常用应用电路及分析三极管是一种广泛应用于电子和通信领域的半导体器件。
它具有放大、开关、稳压等多种功能,在各种电路和设备中都有广泛的应用。
本文将介绍三极管的常用应用电路及分析。
1. 放大电路放大电路是三极管最常见的应用之一。
放大电路可以将一个微弱的信号放大到足以驱动扬声器或其他负载的强信号。
三极管的放大电路通常有两种类型:共射放大电路和共基放大电路。
共射放大电路是最常见的放大电路类型,它的工作原理是当输入信号加到基极时,三极管会将电流从集电极转移到接地。
因此,集电极电流就相当于输入信号放大的信号,并将其输出到负载(扬声器、电阻、电容等)上。
共射放大电路具有放大系数高、功率大、输出阻抗低等优点,因此在音频功放、遥控器等电子产品中应用广泛。
共基放大电路是另一种常见的放大电路类型,它的工作原理是当输入信号加到基极时,三极管将信号放大并将其输出到射极。
由于负载与输出引脚之间没有直接的电流路径,因此输出电压大于输入电压。
共基放大电路具有输入电阻低、输出电阻高等特点,因此在调制放大器、高频放大器等领域得到广泛应用。
2. 开关电路另一种常见的三极管应用是开关电路。
开关电路可以将小电流信号转换为大电流信号,以控制高功率负载的开关状态,如电机、灯光、加热器、风扇等。
三极管开关电路主要由两种类型:共射开关电路和共集开关电路。
共射开关电路的工作原理是三极管的基极输入信号控制电流流过三极管的集电极和负载。
这种电路可以使三极管在开启状态下靠近通道电阻,有效地控制电流流动。
共射开关电路常用于低功率应用,如开关电源和继电器。
共集开关电路的工作原理是三极管的集电极输入信号控制电子流经过三极管的射极和负载。
这种电路可以使三极管在关闭状态下透过通道电阻,有效地控制电流流动。
共集开关电路通常用于高功率应用,如电机驱动、加热器、电子气体放电管控制等。
3. 器件保护电路三极管的应用还可以用于保护电路。
在有些电路中,输入电压或不良电流能够损坏先前的电路或其它元件。
三极管在电路中的使用(超详细_有实例)
一种三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。
严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。
图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。
由图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上。
输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。
详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。
同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturatiON)。
1 三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。
通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。
(838电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。
欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。
欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。
在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为:因此,基极电流最少应为:上式表出了IC和IB之间的基本关系,式中的β值代表三极管的直流电流增益,对某些三极管而言,其交流β值和直流β值之间,有着甚大的差异。
三极管的功能应用
三极管的功能应用三极管是半导体基本元器件之一,是电子电路的核心元件,是一种非常常见的控制和驱动装置。
正因为它的作用非常的大,因此可以说没有三极管的发明就没有现代信息社会的发达和多样性,电子管是他的前身,由于电子管体积大耗电量巨大,现在已经被淘汰。
现在的三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区。
1、三极管放大电路三极管是一种电流放大器件,可制成交流或直流信号放大器:由基极输入一个很小的电流从而控制集电极输出很大的电流,如下图所示:NPN 三极管放大电路PNP三极管放大电路三极管基极(b)电流最小,且远小于另两个引脚的电流;发射极(e)电流最大(等于集电极电流和基极电流之和);集电极(c)电流与基极(b)电流之比即为三极管的放大倍数。
三极管具有放大功能的基本条件是保证基极和发射极之间加正向电压(发射结正偏),基极与集电极之间加反向电压(集电结反偏)。
基极相对于发射极为正极性电压,基极相对于集电极为负极性电压。
2、三极管的开关功能三极管的集电极电流在一定范围内随基极电流呈线性变化,这就是放大特性。
当基极电流高过此范围时,三极管集电极电流会达到饱和值(导通),基极电流低于此范围时,三极管会进入截止状态(断路),这种导通或截止的特性在电路中还可起到开关作用,如下图所示:半导体三极管除了构成放大器和作开关元件使用外,还能够做成一些可独立使用的两端或三端器件。
3.扩流三极管的扩流作用,在某些情况下,可扩大电流限值或电容容量等。
比如:将小功率可控硅与大功率三级管相结合,可以得到大功率可控硅,扩大了最大输出电流值;在长延时电路中,三极管可完成扩大电容容量的作用。
4.模拟元器件用三极管够成的电路还可以模拟其它元器件。
如图为用三极管模拟的稳压管。
其稳压原理是:当加到A、B两端的输入电压上升时,因三极管的B、E结压降基本不变,故R2两端压降上升,经过R2的电流上升,三极管发射结正偏增强,其导通性也增强,C、E极间呈现的等效电阻减小,压降降低,从而使AB端的输入电压下降。
三极管基本知识及电子电路图详解
三极管基本知识及电子电路图详解
"晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件" 在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。
广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:
三极管的发明
晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封;
大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构
核心是“PN”结
是两个背对背的PN结
可以是NPN组合,也或以是PNP组合
由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!
NPN型三极管结构示意图
硅NPN型三极管的制造流程
管芯结构切面图。
npn三极管所用应用电路
npn三极管所用应用电路一、引言npn三极管是一种常用的电子元件,广泛应用于各种电路中。
它具有放大、开关和稳压等功能,因此在电子设备和通信系统中应用广泛。
本文将介绍npn三极管的一些常见应用电路,包括放大电路、开关电路和稳压电路。
二、放大电路npn三极管作为放大电路的关键元件,常用于信号放大和功率放大。
在信号放大电路中,npn三极管通常作为共射极放大电路的关键部分。
当输入信号通过耦合电容传入基极时,它将被放大并输出到集电极。
通过调整电路中的电阻和电容值,可以实现不同的放大倍数和频率响应。
在功率放大电路中,npn三极管通常作为功率放大器的关键部分,将输入信号的功率放大到更高的水平,以驱动负载。
三、开关电路npn三极管也常用于开关电路中。
在数字电子电路中,npn三极管常用于逻辑门电路和数字开关电路。
当输入信号为高电平时,三极管处于导通状态,输出信号为低电平;当输入信号为低电平时,三极管处于截止状态,输出信号为高电平。
通过这种方式,可以实现数字信号的逻辑运算和控制。
在模拟电子电路中,npn三极管常用于驱动电机和灯泡等负载的开关电路。
通过控制基极电流,可以控制三极管的导通与截止,从而控制负载的通断。
四、稳压电路npn三极管还常用于稳压电路中。
稳压电路的作用是将输入电压稳定在设定的输出电压,以保证电路正常工作。
npn三极管通常作为稳压电路的调整器,通过控制三极管的工作状态,调整输出电压。
其中,常见的稳压电路包括基本电压稳压器、集电极稳压器和发射极稳压器等。
五、其他应用除了上述应用,npn三极管还可以用于温度测量电路、光敏电路和振荡电路等。
在温度测量电路中,npn三极管的基极-发射极电压与温度呈一定的线性关系,通过测量基极-发射极电压可以得到温度信息。
在光敏电路中,npn三极管可以作为光敏元件,根据光强的变化改变基极电流,实现光控开关和光敏放大等功能。
在振荡电路中,npn三极管可以作为振荡器的关键部分,通过反馈回路实现电压或电流的振荡输出。
三极管常用应用电路
三极管常用电路1.三极管偏置电路_固定偏置电路如上图为三极管常用电路中的固定偏置电路:Rb的作用是用来控制晶体管的基极电路Ib,Ib称为偏流,Rb称为偏流电阻或偏置电阻.改变Rb的值,就可以改变Ib的大小.图中Rb 固定,称为固定偏置电阻.这种电路简单,使用元件少,但是由于晶体管的热稳定性差,尽管偏置电阻Rb固定,当温度升高时,晶体管的Iceo急剧增加,使Ie也增加,导致晶体管工作点发生变化.所以只有在温度变化不大,温度稳定性不高的场合才用固定偏置电路2.三极管偏置电路_电压负反馈偏置电路如上图为三极管常用电路中的电压负反馈偏置电路:晶体管的基极偏置电阻接于集电极.这个电路好象与固定偏置电路在形式上没有多大差别,然而正是这一点,恰恰起到了自动补偿工作点漂移的效果.从图中可见,当温度升高时,Ic增大,那么Ic上的压降也要增大,使得Uce下降,通过Rb,必然Ib也随之减小,Ib的减小导致Ic的减小,从而稳定了Ic,保证了Uce基本不变.这个过程,称为负反馈过程,这个电路就是电压负反馈偏置电路.2.三极管偏置电路_分压式电流负反馈偏置电路如上图为三极管常用电路中的分压式电流负反馈偏置电路:这个电路通过发射极回路串入电阻Re和基极回路由电阻R1,R2的分压关系固定基极电位以稳定工作点,称为分压式电流负反馈偏置电路.下面分析工作点稳定过程.当温度升高,Iceo增大使Ic增加.Ie也随之增加.这时发射极电阻Re上的压降Ue=Ie*Re 也随之升高.由于基极电位Ub是固定的,晶体管发射结Ube=Ub-Ue,所以Ube必然减小,从而使Ib减小,Ic和Ie也就减小了.这个过程与电压负反馈类似,都能起到稳定工作点的目的.但是,这个电路的反馈是Ue=Ie*Re,取决于输出电流,与输出电压无关,所以称电流负反馈.在这个电路中,上,下基极偏置电阻R1,R2的阻值适当小些,使基极电位Ub主要由它们的分压值决定.发射极上的反馈电阻Re越大,负反馈越深,稳定性越好.不过Re太大,在电源电压不变的情况下,会使Uce下降,影响放大,所以Re要选得适当.如果输入交流信号,也会在Re上引起压降,降低了放大器的放大倍数,为了避免这一点,Re 两端并联了一个电容Ce,起交流旁路作用.这种电路稳定性好,所以应用很广泛.一、采用仪表放大器还是差分放大器尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性,但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
三极管的应用电路 NPN和PNP型三极管的区别
三极管的应用电路NPN和PNP型三极管的区别了解三极管的使用方法、PNP和NPN区分及S8050和S8550 ,主要分为以下几个方面:一、三极管介绍二、三极管结构(以NPN管为例)三、三极管的(工作原理)四、NPN和PNP型三极管区别五、S8050和S8550六、三极管应用电路一、三极管介绍三极管,全称应为(半导体)三极管,也称双极型(晶体管)、晶体三极管,是一种(电流)控制电流的半导体器件,其作用是把微弱(信号)放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
常见的三极管为9012、S8550、9013、S8050。
(单片机)应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。
其中9012与8550为PNP型三极管,可以通用。
其中9013与8050为NPN型三极管,可以通用。
三极管结构有NPN和PNP两种,因为(电子)比空穴有更高的迁移率,所以NPN比PNP型三极管获得更广泛的应用。
每个公司生产的三极管脚位不一定一致,但是封装类型一般一样,常见的封装三极管有TO-92封装和SOT-23封装,如下图。
图1 三极管封装二、三极管结构(以NPN型为例)三极管的基本结构是由两个背靠背的PN结构成(如下图所示)。
基极和发射极之间的PN结称为发射结,基极和集电极之间的PN结称为集电结。
在三极管器件的设计中,通常会在发射区进行N型高掺杂,以便在发射结正偏时从发射区注入基区的电子在基区形成相当高的电子浓度梯度。
基区设计的很薄且浓度很低,这样注入到基区的电子只有很少一部分与多子空穴复合形成基极电流。
与基区电子复合的源源不断的空穴需要基极提供电流来维持。
在设计中对集电区则进行较低的P型掺杂且面积很大,以便基区高浓度的电子扩散进去集电区形成集电极电流。
三、三极管工作原理三极管有三个工作区域,分别为截止区(cut-offregion) 、放大区(acitveregion) 、饱和区(satura(ti)onregion) 。
下面我们结合下图对各个区域的工作状态进行分析。
光敏三极管的应用电路[整理版]
光敏二极管和光敏三极管简介及应用光敏二极管和光敏三极管是光电转换半导体器件,与光敏电阻器相比具有灵敏度高、高频性能好,可靠性好、体积小、使用方便等优。
一、光敏二极管1.结构特点与符号光敏二极管和普通二极管相比虽然都属于单向导电的非线性半导体器件,但在结构上有其特殊的地方。
光敏二极管使用时要反向接入电路中,即正极接电源负极,负极接电源正极。
2. 光电转换原理根据PN结反向特性可知,在一定反向电压范围内,反向电流很小且处于饱和状态。
此时,如果无光照射PN结,则因本征激发产生的电子-空穴对数量有限,反向饱和电流保持不变,在光敏二极管中称为暗电流。
当有光照射PN结时,结内将产生附加的大量电子空穴对(称之为光生载流子),使流过PN结的电流随着光照强度的增加而剧增,此时的反向电流称为光电流。
不同波长的光(兰光、红光、红外光)在光敏二极管的不同区域被吸收形成光电流。
被表面P型扩散层所吸收的主要是波长较短的兰光,在这一区域,因光照产生的光生载流子(电子),一旦漂移到耗尽层界面,就会在结电场作用下,被拉向N区,形成部分光电流;彼长较长的红光,将透过P型层在耗尽层激发出电子一空穴对,这些新生的电子和空穴载流子也会在结电场作用下,分别到达N区和P区,形成光电流。
波长更长的红外光,将透过P型层和耗尽层,直接被N区吸收。
在N区内因光照产生的光生载流子(空穴)一旦漂移到耗尽区界面,就会在结电场作用下被拉向P区,形成光电流。
因此,光照射时,流过PN结的光电流应是三部分光电流之和。
二、光敏三极管光敏三极管和普通三极管的结构相类似。
不同之处是光敏三极管必须有一个对光敏感的PN 结作为感光面,一般用集电结作为受光结,因此,光敏二极管实质上是一种相当于在基极和集电极之间接有光敏二极管的普通二极管。
其结构及符号如图Z0130所示。
三、光敏二极管的两种工作状态光敏二极管又称光电二极管,它是一种光电转换器件,其基本原理是光照到P-N结上时,吸收光能并转变为电能。
多图详解三极管基本知识及电子电路图
多图详解三极管基本知识及电子电路图广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:三极管的发明晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封;大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构核心是“PN”结是两个背对背的PN结可以是NPN组合,也或以是PNP组合由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!NPN型三极管结构示意图硅NPN型三极管的制造流程管芯结构切面图工艺结构特点:发射区高掺杂:为了便于发射结发射电子,发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度,且发射结的面积较小;基区尺度很薄:3~30μm,掺杂浓度低;集电结面积大:集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体,但集电区的掺杂浓度要低,面积要大,便于收集电子。
三极管不是两个PN结的间单拼凑,两个二极管是组成不了一个三极管的!工艺结构在半导体产业相当重要,PN结不同材料成份、尺寸、排布、掺杂浓度和几何结构,能制成各样各样的元件,包括IC。
三极管电路符号三极管电流控制原理示意图三极管基本电路外加电压使发射结正向偏置,集电结反向偏置。
集/基/射电流关系:IE = IB + ICIC = β * IB如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0三极管特性曲线输入特性曲线集-射极电压UCE为某特定值时,基极电流IB与基-射电压UBE 的关系曲线。
UBER是三极管启动的临界电压,它会受集射极电压大小的影响,正常工作时,NPN硅管启动电压约为0.6V;UBE<uber时,三极管高绝缘,ube>UBER时,三极管才会启动;</uber时,三极管高绝缘,ube>UCE增大,特性曲线右移,但当UCE>1.0V后,特性曲线几乎不再移动。
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电路图中的放大电路能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
一、放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中频和高频:按输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析,二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在20赫~20千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
(1)共发射极放大电路图1(a)是共发射极放大电路。
C1是输入电容,C2是输出电容,三极管VT就是起放大作用的器件,RB是基极偏置电阻,RC是集电极负载电阻。
1、3端是输入,2、3端是输出。
3端是公共点,通常是接地的,也称“地”端.静态时的直流通路见图1(b),动态时交流通路见图1(c)。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位拥输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。
(2)分压式偏置共发射极放大电路图2比图1多用3个元件。
基极电压是由RBl和RB2分压取得的,所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻RE和电容CE,CE称交流旁路电容,对交流是短路的,RE则有直流负反馈作用。
所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端,作为输入的一部分。
如果送回部分和原来的输入部分是相减的,就是负反馈。
图中基极真正的输入电压是RB2上电压和RE上电压的差值,所以是负反馈。
由于采取了上面两个措施,使电路工作稳定性能提高,是应用最广的放大电路。
(3)射极输出器图3(a)是一个射极输出器。
它的输出电压是从射极输出的。
图3(b)是它的交流通路图,可以看到它是共集电极放大电路。
这个图中,晶体管真正的输入是Vl和V。
的差值,所以这是一个交流负反馈很深的电路,由于很深的负反馈,这个电路的特点是:电压放大倍数小于1而接近1,输出电压和输入电压同相输入阻抗高输出阻抗低,失真小,频带宽,工作稳定.它经常被用作放大器的输入级,输出级或作阻抗匹配之用。
(4)低频放大器的耦合一个放大器通常有好几级,级与级之间的联系就称为耦合。
放大器的级间耦合方式有三种;①RC耦合,见图4(a)。
优点是简单、成本低,但性能不是最佳。
②变压器耦合,见图4(b)。
优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高,但变压器制作比较麻烦。
(3)直接耦合,见图4(c)。
优点是频带宽,可作直流放大器使用,但前后级工作有牵制,稳定性差,设计制作较麻烦。
二、功率放大器能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。
例如收音机的末级放大器就是功率放大器。
(1)甲类单管功率放大箱图5是单管功率放大器,C1是输入电容,T是输出变压器。
它的集电极负载电阻Ri是将负载电阻RL通过变压器匝数比折算过来的;负载电阻是低阻抗的扬声器,用变压器可以起阻抗变换作用,使负载得到较大的功率。
这个电路不管有没有输入信号,晶体管始终处于导通状态,静态电流比较大,困此集电极损耗较大,效率不高,大约只有35%。
这种工作状态被称为甲类工作状态。
这种电路一般用在功率不太大的场合,它的输入方式可以是变压器耦合也可以是RC耦合。
(2)乙类推挽功率放大器图6是常用的乙类推挽功率放大电路。
它由两个特性相同的晶体管组成对称电路,在没有输入信号时,每个管子都处于截止状态,静态电流几乎是零,只有在有信号输入时管于才导通,这种状态称为乙类工作状态。
当输入信号是正弦波时,正半周时VTl导通VT2截止,负半周时VT2导通VTl截止。
两个管于交替出现的电流在输出变压器中合成,使负载上得到纯正的正弦波。
这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。
乙类推挽放大器的输出功率较大,失真也小,效率也较高,一般可达60%。
(3)OTL功率放大器目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器,简称OTL电路,是一种性能很好的功率放大器。
为了易于说明,先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的OTL电路,如图7.这个电路使用两个特性相同的晶体管,两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同.在静态时,VTI、VT2流过的电流很小,电容C上充有对地为1/2E的直流电压.在有输入信号时,正半周时VTI譬通,VT2截止,集电板电流方向如图所示,负载RL上得到放大了的正半周输出信号.负半周时VTl截止,VT2导通,集电极电流的方向如图所示,RL上得到放大了的负半周输出信号.这个电路的关键元件是电容器C,它上面的电压就相当于VT2的供电电压.以这个电路为基础,还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正OTL电路,用PNP管和NPN管组成的互补对称式OTL电路,以及最新的桥接推挽功率放大器,简称BTL电路等等。
三、直流放大器能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。
测量和控制方面常用到这种放大器。
(1)双管直耦放大器直流放大器不能用RC耦合或变压器耦合,只能用直接耦合方式,图8是一个两级直耦放大器。
直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制,电路中在VT2的发射极加电阻RE 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。
直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。
所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时,由于工作点不稳定引起静态电位缓慢地变化,这种变化被逐级放大,使输出端产生虚假信号.放大器级数越多,零点漂移越严重。
所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合(3)同相输出高输入阻抗运放电路图13中没有接入R1,相当于R1阻值无穷大,这时电路的电压放大倍数等于1,输入阻抗可达几百千欧。
放大电路读圈要点和举例放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路.在拿到一张放大电路图时,首先要把它遂级分解开,然后一级一级分析弄懂它的原理,最后再全面综合。
读图时要注意,①在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件.放大器中使用的辅助元器件很多,如偏置电路中的温度补偿元件,稳压稳流元器件,防止自激振荡的防振元件、去耦元件,保护电路中的保护元件等.②在分析中最主要和困难的是反馈的分析,要能找出反馈通路,判断反馈的极性和类型,特别是多级放大器,往往以后级将负反馈加到前级,因此更要细致分析.③一般低频放大器常用RC耦合方式,高频放大器则常常是和LC调谐电路有关的,或是用单调谐或是用双调谐电路,而且电路里使用的电容器容量一般也比较小.④注意晶体管和电源的极性,放大器中常常使用双电源,这是放大电路的特殊性。
(2)差分放大器例1 助听器电略图14是一个助听器电路,实际上是一个4级低频放大器.VTl,VT2之间和VT3,VT4之间采用直接耦合方式,VT2和VT3之间则用RC耦合.为了改善音质,VTl和VT3的本级有并联电压负反馈(R2和R7).由于使用高阻抗的耳机,所以可以把耳机直接接在VT4的集电极回路内。
R6,C2是去耦电路,C6是电源滤波电容解决零点漂移的办法是采用差分放大器,图9是应用较广的射极耦合差分放大器。
它使用双电源,其中VTl和VT2的特性相同,两组电阻数值也相同,RE有负反馈作用。
实际上这是一个桥形电路,两个Rc和两个管子是四个桥臂,输出电压V。
从电桥的对角线上取出。
没有输入信号时,因为·RCl:RC2和两管特性相同,所以电桥是平衡的,输出是零。
由于是接成桥形,零点漂移也很小。
差分放大器有良好的稳定性,因此得到广泛的应用。
四、集成运算放大器集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上,只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。
因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的,所以叫做运算放大器。
它有十多个引脚,一般都用有3个端子的三角形符号表示,如图10。
它有两个输入端、1个输出端,上面那个输入端叫做反相输入端,用“一”作标记,下面的叫同相输入端,用“+”作标记。
.集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算,也可以接成交流或直流放大器应用。
在作放大器应用时有:(1)带调零的同相输出放大电路图11是带调零端的同相输出运放电路.引脚1、11、12是调零端,调整RP可使输出端(8)在静态时输出电压为零.9.6两脚分别按正,负电源.输入信号按到同相输入端(5),因此输出信号和输入,信号同相.放大器负反馈经反馈电阻R2接到反相输入端(4).同相输入接法的电压放大倍数总是大于1的。
(2)反相输出运放电路也可以使输入信号从反相输入端接入,如图12.如对电路要求不高,可以不用调零,这时可以把3个调零端短路.输入信号从耦合电容C1经R1接人反相输入端,而同相输入端通过电阻R3接地.反相输入接法的电压放大倍数可以大于电路图中的放大电路能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
一、放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中频和高频:按输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析,二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在20赫~20千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
(1)共发射极放大电路图1(a)是共发射极放大电路。
C1是输入电容,C2是输出电容,三极管VT就是起放大作用的器件,RB是基极偏置电阻,RC是集电极负载电阻。
1、3端是输入,2、3端是输出。
3端是公共点,通常是接地的,也称“地”端.静态时的直流通路见图1(b),动态时交流通路见图1(c)。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位拥输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。