半導(dǎo)體三極管又稱“晶體三極管”或“晶體管”。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個(gè)能相互影響的pn結(jié),組成一個(gè)pnp(或npn)結(jié)構(gòu)。中間的n區(qū)(或p區(qū))叫基區(qū),兩邊的區(qū)域叫發(fā)射區(qū)和集電區(qū),這三部分各有一條電極引線,分別叫基極b、發(fā)射極e和集電極c,是能起放大、振蕩或開關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。
圖一三極管
三極管可看成為有兩個(gè)背靠背的pn結(jié),三極管的品種很多,按極性不同可分為pnp型和npn型管;按材料不同可分為鍺管、硅管和化合物管;按工藝不同可分為合金管、擴(kuò)散管、臺(tái)面管、平面管和外延管;按工作原理不同可分為結(jié)型管、場(chǎng)效應(yīng)管等;按放大和開關(guān)性能的差別,還可分為小功率或大功率管、低頻或高頻管和中、高速開關(guān)管等。如圖二所示為常見的 npn三極管結(jié)構(gòu)、符號(hào)、塑封管外形及引腳排列。 三極管在電路中主要起電流放大作用和開關(guān)作用。
圖二三極管結(jié)構(gòu)及符號(hào)
三極管的工作原理
晶體三極管(以下簡稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有npn和pnp兩種結(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅npn和鍺pnp兩種三極管,(其中,n表示在高純度硅中加入磷,是指取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而p是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹npn硅管的電流放大原理。 對(duì)于npn管,它是由2塊n型半導(dǎo)體中間夾著一塊p型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的pn結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。
當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí),發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài),而c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí),集電結(jié)處于反偏狀態(tài),集電極電源ec要高于基極電源ebo。 在制造三極管時(shí),有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時(shí)基區(qū)做得很薄,而且,要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,這樣,一旦接通電源后,由于發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但因前者的濃度基大于后者,所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發(fā)射極電流了。
由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏,注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電集電流 ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合,被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源eb重新補(bǔ)給,從而形成了基極電流ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得: ie=ib+ic 這就是說,在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的ib,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的ic,這就是所謂電流放大作用,ic與ib是維持一定的比例關(guān)系,即: β1=ic/ib 式中:β1--稱為直流放大倍數(shù), 集電極電流的變化量△ic與基極電流的變化量△ib之比為: β= △ic/△ib 式中β--稱為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大,所以有時(shí)為了方便起見,對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。
三極管是一種電流放大器件,但在實(shí)際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?br>