半导体三极管基础知识、电路知识、工作原理知识
2018-07-05 11:16:32
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(AOS代理商|泰德兰|摘要:半导体三极管基础知识、电路知识、工作原理知识)


AOD522P

三极管,被称为半导体三极管,也称双极晶体管和晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其功能是将微弱信号放大为大幅值信号,用作非接触式开关,是电子电路的核心部件。


三极管由半导体衬底上的两个非常接近的pn结构成。两个pn结将整个半导体分为三个部分,中间部分是基区,两侧是发射区和集电极区,排列有两个PNP和NPN。


三极管的工作原理


晶体管是一种电流放大器件。它有三个极点,即集电极C、基极B和发射极E。它被分为两种:NPN和PNP。我们仅以NPN晶体管三极管放大电路为例来说明晶体管放大器电路的基本原理。

1。电流放大


以下分析仅适用于NPN型硅三极管。如上所示,从基极B到发射极E的电流被称为基极电流IB;从集电极C到发射极E的电流被称为集电极电流IC。两个电流流的方向是发射极,所以用箭头发射发射极E上电流的方向。

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三极管的放大效果是集电极电流受基极电流控制(假设电源可以提供给集电极足够大的电流),基极电流的变化非常小,这会引起集电极电流的大变化,以及这种变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流。β倍的流变学,也就是说,电流的变化被放大β倍,所以我们称为β三极管放大倍数(β通常远远大于1,例如,几十,数百)。


如果我们向基极添加一个小信号到发射极,这将导致基极电流Ib的变化,并且IB的变化被放大,导致IC中的大的变化。如果集电极电流IC流过电阻R,则电压计算公式u= R*i可以导致电压的很大变化。我们取出电阻器上的电压,得到放大的电压信号。

二。拜厄斯电路


当晶体管在实际放大电路中使用时,需要添加适当的偏置电路。


这有几个原因:


(1)首先,由于三极管结的非线性(等效于二极管),必须在大的输入电压一定程度上产生基极电流(对于硅管,通常为0.7V)。当基极和发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流可以被认为是0。但事实上,要放大的信号通常比0.7V小得多。如果不使用偏置,这样的小信号不足以引起基极电流的变化(因为基极电流小于0.7V时为0)。


如果在三极管的基极上加一个合适的电流(称为偏置电流,则在图像中使用电阻Rb来提供该电流,因此称为基极偏置电阻),因此当小信号叠加在偏置电流上时,小信号将导致基极电流。基极电流的变化将被放大并在集电极上输出。


(2)对输出信号范围的要求,如果不加偏置,只有增加的信号被放大,并且减小的信号是无效的(因为集电极电流在偏置时是无偏置的,没有偏置的0)。当输入的基极电流改变时,电流可以减小,当输入基极电流增大时,集电极电流增大。这种减少的信号和较大的信号可以被放大。

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三、开关动作


这里是三极管的饱和。与上面的图一样,由于电阻RC的限制(RC是一个固定值,最大电流是U/RC,U是电源电压),集电极电流不能无限增加。当基极电流增加,集电极电流不能增加时,晶体管饱和。


判断三极管是否饱和的一般规则是:Ib*Beta>IC。饱和后,晶体管的集电极和发射极之间的电压非常小,这可以理解为开关闭合。以这种方式,我们可以使用三极管作为开关:当基极电流为0时,三极管的集电极电流为0(这称为三极管截止),相当于关断;当基极电流大到晶体管饱和时,等效于闭合。开关。如果晶体管主要处于截止和饱和状态,那么我们称之为开关管。


四。工作状态


如果将电阻RC改变为上述图中的灯泡,当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡熄灭。如果基极电流大于(通过晶体管的放大倍数的灯泡的电流),三极管饱和,相当于开关的闭合,灯泡将更亮。


由于控制电流只需要比灯泡的电流大一点,所以可以使用小电流来控制大电流的中断。如果基极电流从0缓慢增加,那么灯泡的亮度也会增加(在晶体管不饱和之前)。


对于PNP三极管,分析方法是相似的,不同的地方是电流方向正好与NPN相反,因此发射器上方的箭头返回到内部的方向。


三极管的测试


三极管的管型和脚的识别是电子技术初学者的基本技能。为了快速掌握测量和判断的方法,有四个提示:“三反转,找底;PN结,固定管型;顺箭头,偏转大;不确定,动嘴。”

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一,三倒,找到基地


三极管是包含两个pn结的半导体器件。根据两种pn结的不同连接方式,可分为NPN和PNP两种不同导电类型的三极管。


为了测试晶体管,使用万用表的欧姆齿轮,选择R x 100或R x1K齿轮。红色笔与手表中的电池负极相连,黑色笔与手表中的电池正极相连。


假设我们不知道晶体管是NPN还是PNP,我们不能分辨哪个电极是每个引脚。测试的第一步是确定哪一个销钉是底座。此时,我们采用两个电极(如这两个电极为1, 2),并使用万用表两个点来反转正、反向电阻,观察针的偏转角;然后,取1, 3个、两个电极和2, 3个两个电极,反转它们的正反两个RSI。站立,观察针的偏转角。


在三个反向测量中,必须有两个类似的结果:指针的第一偏转、小挠度和指针在反转测量前后的小偏转角,而未测量的脚是我们正在寻找的基础。


二、固定管型PN结


在找到晶体管的基极之后,可以根据基极与其他两个电极之间的pn结的方向来确定管的导电类型。


万用表的黑色表面刷暴露在基底上,红色表面刷与其他两个电极中的任何其他电极接触。如果头指针的角度非常大,测量的三极管是NPN管;如果指针指针偏转角度很小,则管是PNP型。

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三,顺箭头大挠度


要找出底部B,这是另外两个电极,这是集电极C,这是发射器E?然后通过测量穿透电流ICEO来确定捕收剂C和发射极E。


(1)对于NPN三极管,两极之间的正反电阻RCE和REC由万用表的黑色和红色表面刷反转。虽然在两次测量中,仪表指针偏转的角度很小,但总有一个偏大的偏转角。此时,电流的流向必须是:黑铅笔,C极到B极,E极到红色。电流流与三极管符号(“CIS箭头”)中的箭头完全相同,所以这一次黑色笔必然是收集器C,红色笔必须连接到发射器E。


(2)对于PNP型三极管,其原因类似于NPN型,其电流必须为:黑笔、E极、B极、C极、红表面笔,其电流也与三极管符号中的箭头方向一致,因此黑笔必须与发射极E、红色相连。表笔必须连接到收集器C。


四、不能测量、移动嘴巴


如果在“顺箭头,偏转大”的过程中,如果两个测量指针的偏转太小,前后不能区别,则需要“动嘴”。


具体方法是:在“顺箭头、偏转大”两种测量中,双手和管脚的组合用两只手捏合,基电极B包含在嘴部(或舌尖)中,开口电极和发射极E的C可以区别开来。用“顺矢、大挠度”判别法。人体起到直流偏置电阻的作用,使其效果更加明显。


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