三管、晶体三管、晶体管
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产品说明:

             

 半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。

 

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pnpnpn两种组合。三个接出来的端点依序称为发射极emitter,E)、基极base,B)和集电极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npnpnp三极管的电路符号,发射极特别被标出,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。

  

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,这里我们先讨论常用的所谓正向活性区forward active),在此区EB极间的pn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,射极的空穴会注入到基极,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,空穴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,射极的空穴注入基极的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。当没有被复合的空穴到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,空穴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ICIC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空穴复合部分的电子流IBrec,与由基极注入射极的电子流InBE(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=IErecpnp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。

  

3(a)

射极注入基极的空穴流大小是由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。更的说,三极管是利用VEB(或VBE)的变化来控制IC,而且提供之IB远比IC小。npn三极管的操作原理和pnp三极管是一样的,只是偏压方向,电流方向均相反,电子和空穴的角色互易。pnp三极管是利用VEB控制由射极经基极,入射到集电极的空穴,而npn三极管则是利用VBE控制由射极经基极、入射到集电极的电子。三极管在数字电路中的用途其实就是开关,利用电信号使三极管在正向活性区(或饱和区)与截止区间切换,就开关而言,对应开与关的状态,就数字电路而言则代表01(或10)两个二进位数字。若三极管一直维持偏压在正向活性区,在射极与基极间微小的电信号(可以是电压或电流)变化,会造成射极与集电极间电流相对上很大的变化,故可用作信号放大器。

三极管工作原理

  晶体三极管(以下简称三极管)按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPNPNP两种结构形式,但使用多的是硅NPN和锗PNP两种三极管,(其中,N表示在高纯度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而p是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。 对于NPN管,它是由2N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b集电极c