双极性晶体管
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三极管,又被称为双极性晶体管,它有两个PN结构成,引出三个电极,所以有NPN和PNP两种管子。
三个电极分别从导电区引出,称为发射极、基极和集电极,所对应的区分别称为发射区、基区和集电区。
其中,发射区的掺杂浓度很高,用于发射载流子,集电区掺杂较低,但体积比较大,用于收集载流子,基区最薄,且掺杂浓度最低,用于控制载流子。
开始说三极管有两个PN结,基区与发射区之间的PN结称为发射结,基区与集电区之间的PN结称为集电结。
NPN与PNP管的图形符号大致相同,但有所区别。当电源正向偏置时,NPN管电流方向由内向外,而PNP管的电流方向由外向内。
三极管有两个PN结,所以,它要施加两个电压,所以,总有一个极是需要共用的,根据共用极的不同,可以分为共射极、共基极、共集电极三种,但无论哪种,其原理都是相同的。
三极管在电路中有两种作用,一是放大,二是开关。在三极管对应的伏安曲线上,放大作用在放大区,开关则工作在饱和区和截止区。工作在哪个区,取决于外施电压的极性。
在NPN管中,管子工作在放大区的条件是∶发射结正偏,集电极反偏。该从电位上加以区分,则C点电位最高,大于B点、E点电位。
发射极结正偏,发射区多数载流子(自由电子)拥向基区,形成发射极电流IE,基区部分空穴与自由电子复合,基极则要补充失去的空穴,形成基极电流IB,没有复合掉的自由电子继续向集电区运动,形成集电极电流IC。
根据节点电流关系可知∶IC=IB+IE。IB很小,用放大倍数β与IC建立联系,IB=βIC,β称为电流放大倍数。
根据回路电压关系可知∶UCE=Ucc-IC*R。UCE>0,也就是正压降,这是三极管在放大作用下的特点。
开关状态有两种,一个是饱和,另一个是截止。饱和的条件是∶发射结正偏,集电正偏。在饱和状态下,由于IC无限增大,UCE趋向于0,相当于短路状态,管件导通。截止的条件是∶发射结反偏,集电结反偏。由于IB趋于0,IC也趋于0,则UCE=Ucc,相当于开路状态,管件截止。
三极管的这两种状态,就被称为有源点,这与无源点有本质上的区别。交替改变管件的偏置电压,就能让三极管导通或截止。
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