三极管结构符号和工作原理

发布时间:2024-07-23
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。
图一三极管
三极管可看成为有两个背靠背的pn结,三极管的品种很多,按极性不同可分为pnp型和npn型管;按材料不同可分为锗管、硅管和化合物管;按工艺不同可分为合金管、扩散管、台面管、平面管和外延管;按工作原理不同可分为结型管、场效应管等;按放大和开关性能的差别,还可分为小功率或大功率管、低频或高频管和中、高速开关管等。如图二所示为常见的 npn三极管结构、符号、塑封管外形及引脚排列。 三极管在电路中主要起电流放大作用和开关作用。
图二三极管结构及符号
三极管的工作原理 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。
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