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天微電子課堂 | 深入淺出:解構三極管的功能、種類及重要參數

一、三極管的介紹

三極管,即半導體三極管,是一種控制電流的半導體器件,其作用在於將微弱信號放大成幅度值較大的電信號,亦可用作無觸點開關。通常,三極管具有電流放大作用,其結構是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間是基區,兩側部分是發射區和集電區,通常按照兩側排列方式有PNP和NPN兩種。

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三極管的兩個PN結,類似於兩個共陰或共陽的二極管。

二、三極管的三種工作狀態

截止狀態:三極管發射結的電壓小於PN結的導通電壓,基極電流為零,集電極電流和發射極電流都為零,三極管此時失去電流放大作用,集電極和發射極之間相當於開關的斷開狀態,我們稱三極管處於截止狀態。

放大狀態:當加在三極管發射結的電壓大於PN結的導通電壓,三極管的發射結正向偏置,集電結反向偏置,這時基極電流對集電極電流起著控制作用,使三極管具有電流放大作用。

飽和導通狀態:當加在三極管發射結的電壓大於PN結的導通電壓,並當基極電流增大到一定程度時,集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大,而是處於某一定值附近不怎麼變化,這時三極管失去電流放大作用,集電極與發射極之間的電壓很小,集電極和發射極之間相當於開關的導通狀態。三極管的這種狀態我們稱之為飽和導通狀態。

三、三極管的作用

對微弱的信號進行放大:基極輸入一個很小的信號就會引起集電極很大的電流變化,這是電子電路中一個最重要也是最核心的部分。

用作無觸點開關:利用三極管的截止和導通特性來控制或驅動負載,比如由三極管組成的門電路、開關電源等。

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四、三極管的種類

三極管的種類有很多,根據不同類別可以有:

按半導體材料來分:有硅管和鍺管。

按工作頻率來分:有低頻管和高頻管。

按功率來分:有小功率管、中功率管和大功率管。

按功能來分:分為開關管、功率管、達林頓管、光敏管等。

我們平時常見的NPN型三極管有:8050、9013、9014、9018、C1815、D882、TIP41、3DD15、2N3055、2N3773等;

常見的PNP型三極管有:8550、9012、9015、B772、TIP42、2N5884等。

其中,像8050、8550、9013、9012等這種TO-92封裝的三極管屬於小功率三極管;

D882、B772、TIP41、TIP42等屬於中功率三極管;

3DD15、2N3055、2N3773、2N5884等這種金封鐵帽的三極管屬於大功率三極管。

以上都是直插型的三極管,現在常見的還有這種SOT-23封裝的貼片三極管。

五、三極管的重要參數

β值:

β值是三極管最重要的參數,因為β值描述的是三極管對電流信號放大能力的大小。β值越高,對小信號的放大能力越強,反之亦然;但β值不能做得很大,因為太大,三極管的性能不太穩定,通常β值應該選擇30至80為宜。一般來說,三極管的β值不是一個特定的值,它一般伴隨著元件的工作狀態而小幅度地改變。

極間反向電流:

極間反向電流越小,三極管的穩定性越高。

三極管反向擊穿特性:

三極管是由兩個PN結組成的,如果反向電壓超過額定數值,就會像二極管那樣被擊穿,使性能下降或永久損壞。

工作頻率:

三極管的β值只是在一定的工作頻率範圍內才保持不變,如果超過頻率範圍,它們就會隨著頻率的升高而急劇下降。

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