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三极管的作用是什么-三极管基本结构与分类等知识解析-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-07-10 

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三极管的作用是什么-三极管基本结构与分类等知识解析

三极管概述

三极管的作用有哪些?我们先了解什么是三极管?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。


三极管产品分类

a.按材质分: 硅管、锗管


b.按结构分: NPN 、 PNP。如图所示。


c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.


d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管


e.按工作频率分:低频管、高频管、超频管


f.按结构工艺分:合金管、平面管


g.按安装方式:插件三极管、贴片三极管


三极管的作用


三极管的基本结构和分类

半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型:NPN型和PNP型。包含三层半导体:基区(相连电极称为基极,用B或b表示); 发射区(相连电极称为发射极,用E或e表示);集电区(相连电极称为集电极,用C或c表示)。 E-B间的PN结称为发射结, C-B间的PN结称为集电结。


三极管的作用

两类三极管示意图及图形符号


三极管的作用-贴片三极管的开关作用

贴片三极管的开关作用如下:


简单贴片三极管开关:电路如下图,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对的 VOUT 以及LED 的亮度。当贴片三极管开关为断路时,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。当贴片三极管开关通路时,VOUT = 0.2V ,LED 会亮。


改良贴片三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使贴片三极管开关的效果明确,可串接两个贴片三极管,如下面的电路图。同样将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。


三极管的作用


贴片三极管开关与机械式开关的比较

截至目前为止,我们都假设当贴片三极管开关导通时,其基极与射极之间是完全短路的。事实并非如此,没有任何贴片三极管可以完全短路而使VCE=0,大多数的小信号硅质贴片三极管在饱和时,VCE(饱和)值约为0.2伏特,纵使是专为开关应用而设计的交换贴片三极管,其VCE(饱和)值顶多也只能低到0.1伏特左右,而且负载电流一高,VCE(饱和)值还会有些许的上升现象,虽然对大多数的分析计算而言,VCE(饱和)值可以不予考虑,但是在测试交换电路时,必须明白VCE(饱和)值并非真的是0。


虽然VCE(饱和)的电压很小,本身微不足道,但是若将几个贴片三极管开关串接起来,其总和的压降效应就很可观了,不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的,如图3(a)所示,贴片三极管开关无法模拟机械式开关的等效电路(如图3(b)所示)来工作,这是三极管开关的一大缺点。


幸好贴片三极管开关虽然不适用于串接方式,却可以完美的适用于并接的工作方式,如图4所示者即为一例。


贴片三极管开关和传统的机械式开关相较,具有下列四大优点:


(1)贴片三极管开关不具有活动接点部份,因此不致有磨损之虑,可以使用无限多次,

一般的机械式开关,由于接点磨损,顶多只能使用数百万次左右,而且其接点易受污损而影响工作,因此无法在脏乱的环境下运作,贴片三极管开关既无接点又是密封的,因此无此顾虑。


(2)机械式开关的动作速度较一般的开关为快,一般开关的启闭时间是以毫秒(ms)来计算的,贴片三极管开关则以微秒(μs)计。


(3)贴片三极管开关没有跃动(bounce)现象。一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作,然后才能逐渐达到稳定状态。


(4)利用贴片三极管开关来驱动电感性负载时,在开关开启的瞬间,不致有火花产生。反之,当机械式开关开启时,由于瞬间切断了电感性负载样上的电流,因此电感之瞬间感应电压,将在接点上引起弧光,这种电弧非但会侵蚀接点的表面,亦可能造成干扰或危害。


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