三极管的基本知识

三极管的基本知识~

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。

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。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，排列方式有PNP和NPN两种。



NPN和PNP型三极管



三极管工作原理



理论原理：

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是负极的意思（代表英文中Negative），N型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而P是正极的意思（Positive）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 （Emitter）、基极b (Base)和集电极c (Collector)。



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Eb。

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子。



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极电流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。

α1=Ic/Ie(Ic与Ie是直流通路中的电流大小)

式中：α1也称为直流放大倍数，一般在共基极组态放大电路中使用，描述了射极电流与集电极电流的关系。

α =△Ic/△Ie

表达式中的α为交流共基极电流放大倍数。同理α与α1在小信号输入时相差也不大。

对于两个描述电流关系的放大倍数有以下关系



三极管的电流放大作用实际上是利用基极电流的微小变化去控制集电极电流的巨大变化。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常通过电阻将三极管的电流放大作用转变为电压放大作用。

　　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。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。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，排列方式有PNP和NPN两种。

首先我们要了解三极管的基本原理，三极管就是一条电流的通道，有一个电极控制这个通道的通和断，如果说三极管的基本原理用这样的比喻比较牵强附会的话，在设计三极管的版图时，它就非常的确切了，我们先画一条绿色的线条表示通道，再画一条横跨过通道的红色线条表示控制栅极，就象马路上的绿色的通道和警察掌握的红灯一样，绿色通道里的电流的通断，得看警察的脸色行事。不过在集成电路里通道不叫通道，而叫有源区，一个奇怪的名字，不过很好记，我们平时把半导体器件叫做有源器件，电阻电容叫无源器件，三极管是有源器件，因此只要记住和三极管有关的区域叫有源区就可以了。 由 N型或 P型半导体材料组成源极和漏极，在源极和漏极之间放一层多晶硅作为栅极，这就形成了一个 MOS三极管，多做几个这样的三极管，并把它们按要求连接起来，这就形成了集成电路。把许多三极管做在一起就是集成电路。 集成电路真的就是这么简单，请暂时不要问什么半导体为什么会导电之类目前被认为是无关紧要的问题，我们在这里探讨的是如何快速的学会设计集成电路，而不是半导体理论。 top -------------------------------------------------------------------------------- 设计一个反相器管 我们知道三极管相当于一条通道，在这条通道上电流出发的那一端叫做源极，而电流到达的那一端叫做漏极，控制电流通断的那个电极叫做栅极，那么栅极需要带上什么样的电压才表示通道导通呢？一般情况下，栅极对源极的电压为0V时，表示关断，栅极上带 0.7V以上的电压时，表示导通，应该注意栅极电压是对源极而言的。 上述的 MOS三极管我们叫它 N型 MOS管，对应的，还有一种 P型 MOS 管， P型 MOS管的特性正好完全相反，电流从漏极出发到达源极，栅极带上比漏极低于0.7V以下的电压时， MOS管导通。 如果规定只能用一种类型的 MOS管，我们也能设计出集成电路来，想当初的半导体工艺只适合于做 N型一种类型的 MOS管，那时侯的集成电路大部分是NMOS集成电路，我们熟悉的早期的 Z80、8048等，都是用 NMOS工艺制造的。后来，发展了在同一个芯片上做两种不同类型 MOS管的工艺，叫做CMOS工艺，现在已是半导体行业的主流工艺。 N 管和 P管的版图设计并没有什么不一样，只要对其类型做一个标记就可以了，这个标记用来通知制造集成电路的人把这些管子做成某一类型的管子，在下图中我们把 P管用虚框圈起来作为标记。 top -------------------------------------------------------------------------------- 设计一个简单集成电路 设计集成电路也很简单，不过就是把那些三极管连接起来，用什么来连接呢？总不至于用电烙铁和焊锡丝之类的方法吧？在集成电路里不用这种方法，用的是类似于双面线路板的方法，双面线路板上的过孔将线路板的两面连接了起来，在集成电路了也用了过孔，两层导电材料分别是铝和多晶硅，铝可以越过各种区域通到任何地方而不受限制，但多晶硅可不可以呢？好象可以，可是，的多晶硅越过有源区时，有源区变成了一个受多晶硅控制的电流通路：一个多余的三极管，这不是我们所希望的，所以，我们在这里增加一条规则：多晶硅不能跨越有源区。按这样的规则连接两各三极管，我们就设计了一个含有一个反相器的简单的集成电路。 在芯片的四周有四个焊接点，用来和外部电路进行连接，不过，在这里不叫焊接点，而叫压焊点，可能因工艺而得名。如果你到集成电路行业里把它叫成焊接点的话，会让别人目瞪口呆的。 我们不妨大胆的把集成电路设计技术和制造工艺用印刷来理解，当我们要印名片时，我们要先设计版面的排列，为一个商标图案苦思冥想，用彩色笔在草稿纸是画来画去，甚至出钱请搞美工的人来为这张名片进行设计。 设计的名片可能包含了好几种颜色，好多种字体，当设计方案送到引名片的小店后，将根据颜色的种类先做出版子来，然后就是用这些版子把各种颜色印到纸上，再然后就是把一大张纸剪切成一张一张的小名片，最后把这些名片装到小盒里，就等着用户来取货了。 印名片的小店老板只要会玩那些制版机、速印机之类的玩艺就可以了，基本上不用识多少字，小学程度即可，要求他必须懂得美术原理才发给操作证可以上岗，属于一种无理取闹的行为。 对设计名片的美工师傅的最大的要求是能够理解客户的要求，并且能够用版面的排列、字体的选择、颜色的搭配来表达客户的意图，我们完全没有必要要求美工师傅会做各种字体的铅字、读过大部头的《照相原理》、精通印刷机械。 相应地，我们对客户就应该只有一个要求：简单、明确的提出他的意图。 集成电路的情况也是这样，用户提出他的芯片具有的功能，设计的过程是将功能翻译成版图，制造的过程是用版图印刷出芯片。 印刷和芯片的惊人的类似之处是，美工师傅只要使用字库里的各种字体就可以了，没有必要自己亲自作出一个个的字体来；芯片设计师实际上也只要使用单元库里的单元就可以了。 印刷和芯片的另一个更惊人的类似之处是，当字库里没有某个特定的符号时，比如一个不常见的商标，美工师傅就要亲自做出这个符号来；芯片设计师有时也会遇到库里没有的单元，他也需要亲自画出这个单元的版图来。 top
参考资料： http://stephenwang2005.blogchina.com/2448350.html

晶体三极管又称双极型三极管，它是利用是有电子和空穴两种载流子的运动而工作的，简称三极管。三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量，但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。
三极管内部结构
半导体二极管内部只有一个pn结，若在半导体二极管p型半导体的旁边，再加上一块n型半导体如图5-1（a）所示。由图5-1（a）可见，这种结构的器件内部有两个pn结，且n型半导体和p型半导体交错排列形成三个区，分别称为发射区，基区和集电区。从三个区引出的引脚分别称为发射极，基极和集电极，用符号e、b、c来表示。处在发射区和基区交界处的pn结称为发射结；处在基区和集电区交界处的pn结称为集电结。具有这种结构特性的器件称为三极管。
三极管通常也称双极型晶体管（bjt），简称晶体管或三极管。三极管在电路中常用字母t来表示。因三极管内部的两个pn结互相影响，使三极管呈现出单个pn结所没有的电流放大的功能，开拓了pn结应用的新领域，促进了电子技术的发展。
因图5-1（a）所示三极管的三个区分别由npn型半导体材料组成，所以，这种结构的三极管称为npn型三极管，图5-1（b）是npn型三极管的符号，符号中箭头的指向表示发射结处在正向偏置时电流的流向。
根据同样的原理，也可以组成pnp型三极管，图5-2（a）、（b）分别为pnp型三极管的内部结构和符号。
由图5-1和图5-2可见，两种类型三极管符号的差别仅在发射结箭头的方向上，理解箭头的指向是代表发射结处在正向偏置时电流的流向，有利于记忆npn和pnp型三极管的符号，同时还可根据箭头的方向来判别三极管的类型。
例如，当大家看到“ ”符号时，因为该符号的箭头是由基极指向发射极的，说明当发射结处在正向偏置时，电流是由基极流向发射极。根据前面所讨论的内容已知，当pn结处在正向偏置时，电流是由p型半导体流向n型半导体，由此可得，该三极管的基区是p型半导体，其它的两个区都是n型半导体，所以该三极管为npn型三极管。
三极管的结构
三极管的几种常见外形，其共同特征就是具有三个电极，这就是“三极管”简称的来历。 通俗来讲，三极管内部为由P型半导体和N型半导体组成的三层结构，根据分层次序分为NPN型和PNP型两大类。NPN（一般为硅管）和PNP （一般为锗管） 上述三层结构即为三极管的三个区, 中间比较薄的一层为基区，另外两层同为N型或P型，其中尺寸相对较小、多数载流子浓度相对较高的一层为发射区，另一层则为集电区。三极管的这种内部结构特点，是三极管能够起放大作用的内部条件。 三个区各自引出三个电极，分别为基极（b） 、发射极（e）和集电极（c）。 三层结构可以形成两个PN结，分别称为发射结和集电结。三极管符号中的箭头方向就是表示发射结的方向。三极管内部结构中有两个具有单向导电性的PN结，因此当然可以用作开关元件，但同时三极管还是一个放大元件，正是它的出现促使了电子技术的飞跃发展。2 三极管的电流放大作用

直流电压源Vcc应大于Vbb，从而使电路满足放大的外部条件：发射结正向偏置，集电极反向偏置。改变可调电阻Rb，基极电流IB，集电极电流Ic 和发射极电流IE都会发生变化，由测量结果可以得出以下结论：

（1） IE ＝ IB ＋ IC ( 符合克希荷夫电流定理）

（2） IC ≈ IB ×? （ ?称为电流放大系数，可表征三极管的电流放大能力）

（3）△ IC ≈ △ IB ×?

由上可见，三极管是一种具有电流放大作用的模拟器件。

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兴妻肝毒： 三极管有三个工作区,分别是截止、放大、饱和区,模拟电路用放大特性,数字电路用开关特性.串联稳压电路中的调整管就是工作在放大区,放大特性;电脑的电源中的开关管就是工作在截止和饱和区,开关特性.

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兴妻肝毒： 二极管的特性与应用 几乎在所有的电子电路中,都要用到半导体二极管,它在许多的电路中起着重要的作用,它是诞生最早的半导体器件之一,其应用也非常广泛.二极管的工作原理 晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,...

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兴妻肝毒： 差不多是这个意思,但是如果电压过低,基极电压也可能不到0.5 NPN 是用 B→E 的电流(IB)控制 C→E 的电流(IC),E极电位最低,且正常放大时通常C极电位最高,即 VC > VB > VE PNP 是用 E→B 的电流(IB)控制 E→C 的电流(IC),E极电位最高,且正常放大时通常C极电位最低,即 VC < VB < VE

葫芦岛市18321194557： 三极管知识 - ？
兴妻肝毒： 准确的来说:三极管具有电流控制作用,并不具有电流放大作用. 它是用基极电流的微小变化量去控制集电极电流较大的变化量.

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兴妻肝毒： NPN型三极管是由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.cbe三极之间的电压关系是:如果是正常工...

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兴妻肝毒： 三极管具有,放大,开关,线性作用.是电流放大器件. 有3个极,发射极,基极,集电极. 有3个区,放大区,截止区,饱和区. NPN ,PNP 两种

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