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三極管的基本結(jié)構(gòu)，作用，工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)講解
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三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。
三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。
三極管的基本結(jié)構(gòu)
三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反向連結(jié)的pn接面，如圖1所示，可有pnp和npn兩種組合。三個(gè)接出來的端點(diǎn)依序稱為射極(emitter, E)、基極(base, B)和集極(collector, C)，名稱來源和它們在三極管操作時(shí)的功能有關(guān)。圖中也顯示出npn與pnp三極管的電路符號(hào)，射極特別被標(biāo)出，箭號(hào)所指的極為n型半導(dǎo)體，和二極體的符號(hào)一致。在沒接外加偏壓時(shí)，兩個(gè)pn接面都會(huì)形成耗盡區(qū)，將中性的p型區(qū)和n型區(qū)隔開。
三極管的結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號(hào)。
三極管的優(yōu)缺點(diǎn)
三極管是一種常用的半導(dǎo)體器件，具有放大、開關(guān)等功能，并廣泛應(yīng)用于各種電路中。它的優(yōu)點(diǎn)包括：
1.電流放大作用：三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量，這是三極管最基本的和最重要的特性。
2.穩(wěn)定性好：由于三極管是基于載流子的運(yùn)動(dòng)和控制工作的，因此它的工作狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，不容易受到外界干擾的影響。
3.響應(yīng)速度快：三極管的響應(yīng)速度較快，可以快速響應(yīng)輸入信號(hào)的變化。
4.安全性高：沒有二次擊穿現(xiàn)象，安全工作區(qū)域?qū)挕?/span>
然而，三極管也存在一些缺點(diǎn)：
1.功耗較大：在放大和開關(guān)工作時(shí)，三極管需要消耗一定的功率。特別是在高頻率和大功率的應(yīng)用中，三極管的功耗可能會(huì)成為一個(gè)問題。
2.溫度敏感性高：溫度的變化會(huì)影響三極管的工作狀態(tài)和性能。在高溫環(huán)境下，三極管的放大倍數(shù)可能會(huì)下降，導(dǎo)致電路的性能不穩(wěn)定。
3.制造工藝復(fù)雜、成本較高：由于三極管需要精確的材料和工藝制造，因此其制造成本相對(duì)較高。此外，達(dá)林頓三極管雖然可以將二只三極管組合在一起以構(gòu)成一只等效的新的三極管，但其制造工藝也相應(yīng)更為復(fù)雜。
三極管的作用
三極管是一種常用的半導(dǎo)體器件，具有放大、開關(guān)等功能。它在電子電路中起著重要的作用，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)中。
首先，三極管可以用作放大器。在放大器電路中，三極管的基極電流可以控制集電極電流的大小。當(dāng)基極電流增加時(shí)，集電極電流也會(huì)相應(yīng)地增加，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的放大。這種放大作用使得三極管成為電子電路中重要的放大器件，用于音頻放大器、功率放大器等應(yīng)用中。
其次，三極管可以用作開關(guān)。在開關(guān)電路中，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置時(shí)，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，集電極電流會(huì)增加;當(dāng)發(fā)射結(jié)反向偏置時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，集電極電流會(huì)減小或?yàn)榱?。這種開關(guān)作用使得三極管可以用于數(shù)字電路中的信號(hào)控制和開關(guān)電路中。例如，它可以用于邏輯門電路、存儲(chǔ)器單元等應(yīng)用中。
此外，三極管還可以用于振蕩器和調(diào)制解調(diào)器等電路中。在振蕩器電路中，三極管的放大作用和開關(guān)作用可以產(chǎn)生周期性的信號(hào)波形。這種周期性的信號(hào)波形可以用于時(shí)鐘信號(hào)、無線通信等領(lǐng)域。在調(diào)制解調(diào)器電路中，三極管的放大作用可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，或者將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。這種轉(zhuǎn)換功能使得三極管在通信系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。
此外，三極管還可以用于電源管理電路中。在電源管理電路中，三極管可以用作電壓調(diào)節(jié)器、穩(wěn)壓器等。通過控制三極管的工作狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電壓的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)，保證電子設(shè)備的正常工作。
總之，三極管在電子電路中起著重要的作用。它可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、開關(guān)控制、振蕩和調(diào)制等功能，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和系統(tǒng)中。對(duì)于理解和設(shè)計(jì)電子電路來說，了解三極管的作用和特性是非常重要的。
三極管工作原理圖講解
1、三極管作開關(guān)原理
開關(guān)，無非有兩種狀態(tài)——開啟和斷開，閉合時(shí)，有電流通過;斷開時(shí)，沒有電流通過。從上面三極管BJT工作狀態(tài)可以分析得到，若讓三極管作為開關(guān)，需要使用三極管的飽和和截止兩個(gè)狀態(tài)。
圖：三極管作開關(guān)示意圖
當(dāng)Vbe < 0.7V時(shí)，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)Vout與集電極輸入電壓電壓相同，此時(shí)無電流流過，可等效為開關(guān)閉合狀態(tài)。
當(dāng)Vbe > 0.7V時(shí),三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)Vout的電壓與三極管的壓降相同，此時(shí)Vce有電流通過，可等效為開關(guān)開啟狀態(tài)。
2、三極管的開關(guān)功能
三極管的集電極電流在一定范圍內(nèi)隨基極電流呈線性變化，這就是放大特性。當(dāng)基極電流高過此范圍時(shí)，三極管集電極電流會(huì)達(dá)到飽和值(導(dǎo)通)，基極電流低于此范圍時(shí)，三極管會(huì)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)(斷路)，這種導(dǎo)通或截止的特性在電路中還可起到開關(guān)作用，如下圖所示：
半導(dǎo)體三極管除了構(gòu)成放大器和作開關(guān)元件使用外，還能夠做成一些可獨(dú)立使用的兩端或三端器件。
3、三極管開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路圖
(1)PNP三極管開關(guān)電路：當(dāng)輸入端懸空時(shí)Q1截止。VIN輸入端接入低電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，繼電器吸合。
(2)PNP三極管開關(guān)電路：當(dāng)Vin無輸入電位時(shí)Q1截止;Vin接入高電平Q1導(dǎo)通，繼電器吸合。
雷小姐
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