三极管基本结构档

1、三极管的基本结构档 三极管的基本结构档 .txt19 “明”可理解成两个月亮坐在天空， 相互 关怀，相互照亮， 缺一不可，那源源不断的光芒是连接彼此的纽带和 桥梁！人间的长旅充满了多少凄冷 孤苦，没有朋友的人是生活的 黑暗中的人，没有朋友的人是真正的孤儿。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pnp和npn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 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” (forward active)，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 p

2、np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InB E (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=IErec。pnp 三极管在正向活性区

3、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空制由射极经基极，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

4、式，但使用最多的是硅NPN和错 PNFW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NPNt，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Ebob 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

5、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：（3 1=lc/lb 式中：B 1-称为直流放大倍 数，集电极电流的变化量 lc与基极电流的变化量 lb之比为： 3 = lc/ lb 式中 3 - 称为交流电流放大倍数，由于低频时 3 1 和 3 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，3 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 le 。 同时基区多数载流子也向发射区扩

6、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 lc 。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 lcn 。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 lcbo 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

7、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 MPSA92PNP 21E 电话视频放大 300V0.5A0.625W MPS2222A NPN 21高频放大 75V0.6A0.625W300MHZ9011 NPN EBC 高频放大50V30mA0.4W150MHz9012 PNP 贴片低频放大 9013 NPN EBC低频放大 50V0.5A0.625W 9013 NPN 贴片低频放大 50V0.5A0.625W9014 NPN EBC低噪放大50V0.1A0.4W150MHZ9015 PNPEBC低噪放大 9018 NPN EBC高频放大 30V50MA0.4W1GHZ8050 NPN EBC高频放大 40V1.5A1W100MHZ8550 PNP EBC 高频放大40V1.5A1W100MHZ2N2222 NPN 4A 高频放大p =452N2222A NPN小 铁高频放大75V0.6A0.625W300MHZ2N2369 NPN 4A

8、开关 2N2907NPN4A 通用 p =2002N3055 NPN12功率放大 100V15A115W2N3440 NPN 6 视放开关 450V1A1W15MHZ2N3773 NPN 12 音频功放开关 160V16A150W COP 2N66092N3904NPN 21E 通用 60V0.2Ap =100-4002N3906 PNP 21E 通用40V0.2Ap =100-4002N5401 PNP 21E 视频放大160V0.6A0.625W100MHZ2N5551 NPN 21E 视频放大160V0.6A0.625W100MHZ2N5685 NPN 12 音频功放开关60V50A300W2N6277 NPN 12 功放开关 180V50A250W 2N6609PNP 12 音频功放开关 160V15A150W COP 2N6678 NPN 12 音频功 放开关650V15A175W15MHZ2N6718 NPN小铁音频功放开关100V2A2W50MHZ 3DA87A NPN 6视频放大 100V0.1A1W 3DG6A NPN 6 通用 15V20mA0.1W100MHz 3

9、DG6B NPN 6通用 20V20mA0.1W150MHz 3DG6C NPN 6通用 20V20mA0.1W250MHz 3DG6D NPN 6通用 30V20mA0.1W150MHz 3DG12C NPN 7通用 45V0.3A0.7W200MHz3DK2B NPN 7开关 30V30mA0.2W3DK4BNPN 7 开关 40V0.8A0.7W 3DK7C NPN 7开关 25V50mA0.3W3DD15D NPN 12电源开关 300V5A50W3DD102C NPN 12电源开关300V5A50W3522V 5.2V 稳压管录像机用 A634 PNP 28E 音频功放开关 40V2A10WA708 PNP6 NF/S 80V0.7A0.8WA715CPNP 29 音频功放开关 35V2.5A10W160MHZA733 PNP 21 通用50V0.1A180MHZA741 PNP 4 S 20V0.1AA781 PNP 39B 开关20V0.2A A928 PNP ECB 通用 20V1A0.25WA933 PNP 21 Uni50V0.1A140MHzA940 PNP 28 音频功放开关 150V1.5A25W4MHZ/C2073A950 PNP 21 通用 30V0.8A0.6WA966 PNP 21 音频激励输出 30V1.5A0.9W COP:C2236A968 PNP 28 音频功放开关60V1.5A25W100MHZ/C2238A1009 PNP BCE功放开关 350V2A15WA1012 PNP 28 音频功率放 60V5A25WA1013 PNP 21 视频放大160V1A0.9WA1015 PNP 21 通用 60V0.15A0.4W8MHZA1020PNP 21 音频开关 50V2A0.9WA1123 PNP 21 低噪放大150V0.05A0.75WA1162 PNP 21d 通用贴片 A12

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