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图中也显示出npn与pnp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,这里我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forwardactive),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InBE(这部分是三极管作用不需要的部分)。
InBE在射极与与电洞复合,即InBE=IErec。
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。
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。
更精确的说,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,电子和电洞的角色互易。
pnp三极管是利用VEB控制由射极经基极,入射到集电极的电洞,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0与1(或1与0)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。
编辑本段工作原理
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NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅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2块N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和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电流了。
由于基区很薄,加上集电结的反偏,注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区的空穴进行复合,被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给,从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得:
Ie=Ib+Ic这就是说,在基极补充一个很小的Ib,就可以在集电极上得到一个较大的Ic,这就是所谓电流放大作用,Ic与Ib是维持一定的比例关系,即:
β1=Ic/Ib式中:
β1--称为直流放大倍数,集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为:
β=△Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数,由于低频时β1和β的数值相差不大,所以有时为了方便起见,对两者不作严格区分,β值约为几十至一百多。
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。
三极管放大时管子内部的工作原理1、发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上,发射结正偏,发射区的多数载流子(自由电子)不断地越过发射结进入基区,形成发射极电流Ie。
同时基区多数载流子也向发射区扩散,但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度,可以不考虑这个电流,因此可以认为发射结主要是电子流。
2、基区中电子的扩散与复合电子进入基区后,先在靠近发射结的附近密集,渐渐形成电子浓度差,在浓度差的作用下,促使电子流在基区中向集电结扩散,被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。
也有很小一部分电子(因为基区很薄)与基区的空穴复合,扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。
3、集电区收集电子由于集电结外加反向电压很大,这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散,同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。
另外集电区的少数载流子(空穴)也会产生漂移运动,流向基区形成反向饱和电流,用Icbo来表示,其数值很小,但对温度却异常敏感。
主要参数
特征频率fT
当f=fT时,三极管完全失去电流放大功能。
如果工作频率大于fT,电路将不正常工作。
工作电压/电流
用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围。
hFE
电流放大倍数。
VCEO
集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压。
PCM
最大允许耗散功率。
封装形式
指定该管的外观形状,如果其它参数都正确,封装不同将导致组件无法在电路板上实现。
部分常用三极管参数
MPSA42NPN21E电话视频放大300V0.5A0.625W MPSA92PNP21E电话视频放大300V0.5A0.625W MPS2222ANPN21高频放大75V0.6A0.625W300MHZ 9011NPNEBC高频放大50V30mA0.4W150MHz 9012PNP贴片低频放大50V0.5A0.625W 9013NPNEBC低频放大50V0.5A0.625W] 9013NPN贴片低频放大50V0.5A0.625W 9014NPNEBC低噪放大50V0.1A0.4W150MHZ 9015PNPEBC低噪放大50V0.1A0.4W150MHZ 9018NPNEBC高频放大30V50MA0.4W1GHZ 8050NPNEBC高频放大40V1.5A1W100MHZ 8550PNPEBC高频放大40V1.5A1W100MHZ 2N2222NPN4A高频放大60V0.8A0.5W25/200NSβ=45 2N2222ANPN小铁高频放大75V0.6A0.625W300MHZ 2N2369NPN4A开关40V0.5A0.3W800MHZ 2N2907NPN4A通用60V0.6A0.4W26/70NSβ=200 2N3055NPN12功率放大100V15A115W 2N3440NPN6视放开关450V1A1W15MHZ 2N3773NPN12音频功放开关160V16A150WCOP2N6609 2N3904NPN21E通用60V0.2Aβ=100-400 2N3906PNP21E通用40V0.2Aβ=100-400 2N5401PNP21E视频放大160V0.6A0.625W100MHZ 2N5551NPN21E视频放大160V0.6A0.625W100MHZ 2N5685NPN12音频功放开关60V50A300W 2N6277NPN12功放开关180V50A250W 2N6609PNP12音频功放开关160V15A150WCOP 2N6678NPN12音频功放开关650V15A175W15MHZ 2N6718NPN小铁音频功放开关100V2A2W50MHZ 3DA87ANPN6视频放大100V0.1A1W 3DG6ANPN6通用15V20mA0.1W100MHz 3DG6BNPN6通用20V20mA0.1W150MHz 3DG6CNPN6通用20V20mA0.1W250MHz 3DG6DNPN6通用30V20mA0.1W150MHz 3DG12CNPN7通用45V0.3A0.7W200MHz 3DK2BNPN7开关30V30mA0.2W 3DK4BNPN7开关40V0.8A0.7W 3DK7CNPN7开关25V50mA0.3W 3DD15DNPN12电源开关300V5A50W 3DD102CNPN12电源开关300V5A50W 3522V5.2V稳压管录像机用 A634PNP28E音频功放开关40V2A10W A708PNP6NF/S80V0.7A0.8W A715CPNP29音频功放开关35V2.5A10W160MHZ A733PNP21通用50V0.1A180MHZ A741PNP4S20V0.1A A781PNP39B开关20V0.2AA928PNPECB通用20V1A0.25W A933PNP21Uni50V0.1A140MHz A940PNP28音频功放开关150V1.5A25W4MHZ/C2073 A950PNP21通用30V0.8A0.6W A966PNP21音频激励输出30V1.5A0.9WCOP:
C2236 A968PNP28音频功放开关60V1.5A25W100MHZ/C2238 A1009PNPBCE功放开关350V2A15W A1012PNP28音频功率放60V5A25W A1013PNP21视频放大160V1A0.9W A1015PNP21通用60V0.15A0.4W8MHZ A1020PNP21音频开关50V2A0.9W A1123PNP21低噪放大150V0.05A0.75W A1162PNP21d通用贴片50V0.15A0.15W A1216PNPBCE功放开关180V17A200W20MHZ/2922 A1220PNP29音频功放开关120V1.5A20W150MHZ/C2690 A1265PNPBCE功放开关140V10A100W30MHZ/C3182 A1295PNPBCE功放开关230V17A200W30MHZ/C3264 A1301PNPBCE功放开关160V10A100W30MHZ/C3280 A1302PNPBCE功放开关200V15A150W30MHZ/C3281 A1358?
PNP高频120V1A10W120MHZ A1444PNPBCE高速电源开关100V15A30W80MHZ6 A1494PNPBCE功放开关200V17A200W20MHZ/C3858 A1516PNPBCE功放开关180V12A130W25MHZ A1668PNP28B电源开关200V2A25W20MHZ A1785PNPBCE驱动400V1A1W/120V1A0.9W140MH A1941PNPBCE功放开关140V10A100WCOP:
5198 A1943PNPBCE功放开关230V15A150W/C5200 A1988PNP30功放开关 B449PNP12功放开关50V3.5A22.5W锗管 B631KPNP29音频功放开关120V1A8W130MHZ B647PNP21通用120V1A0.9W140MHZ/D667 B649PNP29视放180V1.5A1W/D669 B669PNP28达林顿功放70V4A40W B673PNP28达林顿功放100V7A40W B675PNP28达林顿功放60V7A40W B688PNPBCE音频功放开关120V8A80W/D718 B734PNP39B通用60V1A1W/D774 B744PNP21通用30V0.1A0.25W B772PNP29音频功放开关40V3A10W B774PNP21通用30V0.1A0.25W B817PNP30功放开关160V12A100W/D1047 B834PNP28功放开关60V3A30W B937APNP功放开关60V2A35DRAL B1020PNP28功放开关达林顿100V7A40Wβ=6000 B1079PNP30达林顿功放100V20A100Wβ=5000/D1559 B1185PNP28B功放开关60V3A25W70MHZ/D1762 B1238PNPECB功放开关80V0.7A1W100MHZ B1240PNP39B功放开关40V2A1W100HZ B1243PNP39B功放开关40V3A1W70HZ B1316PNP54B驱动功放达林顿100V2A10Wβ=15000 B1317PNPBCE音频功放180V15A150W B1335PNP28音频功放低噪80V4A30W B1375PNPBCE音频功放60V3A2W9MHZ B1400PNP28B达林顿功放120V6A25W B1429PNPBCE功放开关180V15A150W B1494PNPBCE达林顿功放120V25A120W C106NPNEBC音频功放开关60V1.5A15W C380NPN21高频放大35V0.03A250MHZ C458NPN21通用30V0.1A230MHz C536NPN21通用40V0.1A180MHZ C752NPN21通用30V0.1A300MHz C815NPN21通用60V0.2A0.25W C828NPN21通用45V0.05A0.25W C900NPN21低噪放大30V0.03A100MHZ C943NPN4A通用60V0.2A200MHZ C945NPN21通用50V0.1A0.5W250MHZ C1008NPN6通用80V0.7A0.8W50MHZ C1162NPN29音频功放开关35V1.5A10W C1213NPN39B监视器专用35V0.5A0.4W C1222NPN21低噪放大60V0.1A100MHZ C1494?
NPN40A发射36V6APQ=40W/175MHZ C1507NPN28视放300V0.2A15W C1674NPN21HF/ZF30V0.02A600MHz C1815NPN21通用60V0.15A0.4W8MHZ C1855NPN21fHF/ZF20V0.02A550MHz C1875NPN12彩行1500V3.5A50W C1906NPN21高频放大30V0.05A1000MHZ C1942NPN12彩行1500V3A50W C1959NPN21通用30V0.4A0.5W300MHz C1970NPN28手机发射40V0.6APQ=1.3W/175MHZ C1971NPN28A手机发射35V2.0APQ=7.0W/175MHZ C1972NPN28A手机发射35V3.5APQ=15W/175MHZ C2012NPN21HF30V0.03A200MHZ C2027NPN12行管1500V5A50W C2068NPN28E视频放大300V0.05A1.5W80MHZ C2073NPN28功率放大150V1.5A25W4MHZ/A940 C2078NPN28音频功放开关80V3A10W150MHZ C2120NPN21通用30V0.8A0.6W C2228NPN21视频放大160V0.05A0.75W C2230NPN21视频放大200V0.1A0.8W C2233NPN28音频功放开关200V4A40W C2236NPN21通用30V1.5A0.9W/A966 C2238NPN28音频功放开关160V1.5A25W100MHZ C2320NPN21通用50V0.2A0.3W200MHZ C2335NPN28视频功放500V7A40W C2373NPN28功放200V7.5A40W C2383NPN21视频开关160V1A0.9W/A1015 C2443NPN大铁功放开关600V50A400W C2481NPN29音频功放开关150V1.5A20W C2482NPN21视频放大300V0.1A0.9W C2500NPN21通用30V2A0.9W150MHZ C2594NPN29音频功放开关40V5A10W C2611NPN29视频放大300V0.1A1.25W C2625NPN30音频功放开关450V10A80W C2682NPN29NF/Vid180V0.1A8W C2688NPN29视放管300V0.2A10W80MHZ C2690NPN29音频功放开关120V1.2A20W C2751NPNBCE电源开关500V15A120Wβ=40 C2837NPN30音频功放开关150V10A100W C2898NPN28音频功放开关500V8A50W C2922NPN43音频功放开关180V17A200W50MHZ/A1216 C3026NPN12开关管1700V5A50Wβ=20 C3030NPNBCE开关管达林顿900V7A80Wβ=15 C3039NPN28电源开关500V7A50Wβ=40 C3058NPN12开关管600V30A200Wβ=15 C3148NPN C2500NPN21通用30V2A0.9W150MHZ C2594NPN29音频功放开关40V5A10W C2611NPN29视频放大300V0.1A1.25W C2625NPN30音频功放开关450V10A80W C2682NPN29NF/Vid180V0.1A8W C2688NPN29视放管300V0.2A10W80MHZ C2690NPN29音频功放开关120V1.2A20W150MHZ/A1220P C2751NPNBCE电源开关500V15A120Wβ=40 C2837NPN30音频功放开关150V10A100W C2898NPN28音频功放开关500V8A50W C2922NPN43音频功放开关180V17A200W50MHZ/A1216 C3026NPN12开关管1700V5A50Wβ=20 C3030NPNBCE开关管达林顿900V7A80Wβ=15 C3039NPN28电源开关500V7A50Wβ=40 C3058NPN12开关管600V30A200Wβ=15 C3148NPN28电源开关900V3A40Wβ=15 C3150NPN28电源开关900V3A50Wβ=15 C3153NPN30电源开关900V6A100Wβ=15 C3182NPN30功放开关140V10A100Wβ=95/A1265 C3198NPN21高频放大60V0.15A0.4W130MHZ C3262NPNBCE达林顿功放800V10A100W C3264NPNBCEPA功放开关230V17A200Wβ=170/A1295 C3280NPN30音频功放开关160V12A120Wβ=100 C3281NPN30音频功放开关200V15A150W30MHZβ=100 C3300NPN30音频功放开关100V15A100Wβ=600 C3310NPN28C电源开关500V5A40W C3320NPN28C电源开关500V15A80Wβ=15 C3355NPN21F高频放大20V0.1A6500MHZG C3358NPN40B高频放大20V0.1A7000MHZ C3457NPNBCE电源开关1100V3A50Wβ=12uN C3460NPNBCE电源开关1100V6A100Wβ=12 C3466NPNBCE电源开关1200V8A120Wβ=10 C3505NPN28B电源开关900V6A80Wβ=20 C3527NPNBCE电源开关500V15A100Wβ=13 C3528NPNBCE电源开关500V20A150Wβ=13 C3595NPN29射频30V0.5A1.2Wβ=90 C3679NPNBCE电源开关900V5A100W6MHZ C3680NPNBCE电源开关900V7A120W6MHZ C3688NPNBCE彩行1500V10A150W C3720NPNBCE彩行1200V10A200W C3783NPNBCE高压高速开关900V5A100W C3795NPNBCE高压高速开关900V5A2W8MHz C3807NPNBCE
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- 三极管 基本 结构