史上最详细图解三极管.doc
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1、史上最详细图解三极管晶体三极管,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在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。广义上,三极管有多种,常见如下图所示。狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:三极管的发明晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰
2、。经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。小功率三极管一般为塑料包封;大功率三极管一般为金属铁壳包封。三极管核心结构核心是“PN”结是两个背对背的PN结可以是NPN组合,也或以是PNP组合由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!NPN型三极管结构示意图硅NPN型三极管的制造流程管芯结构切面图工艺结构特点:发射区高掺杂:为了便于发射结发射电子,发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度,且发射结的面积较小;基区尺度很薄:330m,掺杂浓度低;集电结面积大:集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体,但集电区的掺杂浓度要低,面积要大,便于收集电子。三极管不是两个PN结的间单拼
3、凑,两个二极管是组成不了一个三极管的!工艺结构在半导体产业相当重要,PN结不同材料成份、尺寸、排布、掺杂浓度和几何结构,能制成各样各样的元件,包括IC。三极管电路符号三极管电流控制原理示意图三极管基本电路外加电压使发射结正向偏置,集电结反向偏置。集/基/射电流关系:IE = IB + ICIC = * IB如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0三极管特性曲线输入特性曲线集-射极电压UCE为某特定值时,基极电流IB与基-射电压UBE的关系曲线。UBER是三极管启动的临界电压,它会受集射极电压大小的影响,正常工作时,NPN硅管启动电压约为0.6V;UBEUBER时,三极管才会启动;UC
4、E增大,特性曲线右移,但当UCE1.0V后,特性曲线几乎不再移动。输出特性曲线基极电流IB一定时,集极IC与集-射电压UCE之间的关系曲线,是一组曲线。当IB=0时, IC0 ,称为三极管处于截止状态,相当于开关断开;当IB0时, IB轻微的变化,会在IC上以几十甚至百多倍放大表现出来;当IB很大时,IC变得很大,不能继续随IB的增大而增大,三极管失去放大功能,表现为开关导通。三极管核心功能:放大功能:小电流微量变化,在大电流上放大表现出来。开关功能:以小电流控制大电流的通断。三极管的放大功能IC = * IB (其中 10400 )例:当基极通电流IB=50A时,集极电流:IC=IB=120
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