排列方式有PNP和NPN两种
发布时间:2018-06-23 21:36

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  本文主要是关于三极管的相关介绍,并着重对三极管和功率管进行了详尽的对比分析。

  三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号, 也用作无触点开关。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。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。

  什么是三极管 [1] (也称晶体管)在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称,我们常说的三极管,可能是 如图所示的几种器件。可以看到,虽然都叫三极管,其实在英文里面的说法是千差万别的,三极管这个词汇其实也是中文特有的一个象形意义上的的词汇。电子三极管 Triode 这个是英汉字典里面“三极管”这个词汇的唯一英文翻译,这是和电子三极管最早出现有关系的,所以先入为主,也是真正意义上的三极管这个词最初所指的物品。其余的那些被中文里叫做三极管的东西,实际翻译的时候是绝对不可以翻译成Triode的,否则就麻烦大咯,严谨地说,在英文里面根本就没有三个脚的管子这样一个词汇!电子三极管 Triode (俗称电子管的一种)双极型晶体管 BJT (Bipolar Junction Transistor)J型场效应管 JuncTIon gateFET(Field Effect Transistor)金属氧化物半导体场效应晶体管 MOS FET ( Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor)英文全称V型槽场效应管 VMOS (VerTIcal Metal Oxide Semiconductor )注:这三者看上去都是场效应管,其实金属氧化物半导体场效应晶体管 、V型槽沟道场效应管 是 单极(Unipolar)结构的,是和 双极(Bipolar)是对应的,所以也可以统称为单极晶体管(Unipolar JuncTIon Transistor)其中J型场效应管是非绝缘型场效应管,MOS FET 和VMOS都是绝缘型的场效应管VMOS是在 MOS的基础上改进的一种大电流,高放大倍数(跨道)新型功率晶体管,区别就是使用了V型槽,使MOS管的放大系数和工作电流大幅提升,但是同时也大幅增加了MOS的输入电容,是MOS管的一种大功率改进型产品,但是结构上已经与传统的MOS发生了巨大的差异。VMOS只有增强型的而没有MOS所特有的耗尽型的MOS管

  基本放大电路是放大电路中最基本的结构,是构成复杂放大电路的基本单元。它利用双极型半导体三极管输入电流控制输出电流的特性,或场效应半导体三极管输入电压控制输出电流的特性,实现信号的放大。本章基本放大电路的知识是进一步学习电子技术的重要基础。 [3]

  基本放大电路一般是指由一个三极管或场效应管组成的放大电路。从电路的角度来看,可以将基本放大电路看成一个双端口网络。放大的作用体现在如下方面:

  1.放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号,输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。

  2.输出信号的能量实际上是由直流电源提供的,只是经过三极管的控制,使之转换成信号能量,提供给负载。

  共射组态基本放大电路是输入信号加在基极和发射极之间,C1和Ce视为对交流信号短路。输出信号从集电极对地取出,经耦合电容器C2隔除直流量,仅将交流信号加到负载电阻RL之上。放大电路的共射组态实际上是指放大电路中的三极管是共射组态。

  在输入信号为零时,直流电源通过各偏置电阻为三极管提供直流的基极电流和直流集电极电流,并在三极管的三个极间形成一定的直流电压。由于耦合电容的隔直流作用,直流电压无法到达放大电路的输入端和输出端。

  当输入交流信号通过耦合电容C1和Ce加在三极管的发射结上时,发射结上的电压变成交、直流的叠加。放大电路中信号的情况比较复杂,各信号的符号规定如下:由于三极管的电流放大作用,ic要比ib大几十倍,一般来说,只要电路参数设置合适,输出电压可以比输入电压高许多倍。uCE中的交流量 有一部分经过耦合电容到达负载电阻,形成输出电压。完成电路的放大作用。

  由此可见,放大电路中三极管集电极的直流信号不随输入信号而改变,而交流信号随输入信号发生变化。在放大过程中,集电极交流信号是叠加在直流信号上的,经过耦合电容,从输出端提取的只是交流信号。因此,在分析放大电路时,可以采用将交、直流信号分开的办法,可以分成直流通路和交流通路来分析。

  1.保证放大电路的核心器件三极管工作在放大状态,即有合适的偏置。也就是说发射结正偏,集电结反偏。

  2.输入回路的设置应当使输入信号耦合到三极管的输入电极,形成变化的基极电流,从而产生三极管的电流控制关系,变成集电极电流的变化。

  3.输出回路的设置应该保证将三极管放大以后的电流信号转变成负载需要的电量形式(输出电压或输出电流)。

  半导体三极管也称为晶体三极管,可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流 放大和开关作用。三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的,而三极管由两个PN结构成,共用的一个电极成为三极管的基极(用字母b表示)。其他的两个电极成为集电极(用字母c表示)和发射极(用字母e表示)。三极管最基本的作用是放大作用,它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。

  也就是说功率管也是三极管。而功率管又分低频小功率管、高频小功率管、低频大功率管、高频大功率管几类,这可以从其型号的最后的字母区分开来(国内标准依此等同为:X、G、D、A)。

  功率放大(功放):利用三极管的电流放大原理将电源的能量转化成需要的能量形式(模拟、数字等)。按照使用结构分为:

  A、甲类功放:信号的整个周期内都有电流流过三极管。静态工作点位于交流负载线的中间,静态(输入信号为0)时电源仍然消耗功率,效率最大只能达到50%。

  B、乙类功放:信号只在半个周期有电流流过三极管。静态工作点在 IB=0 处静态时,电源不消耗功率,效率可达到80%左右。

  C、甲乙类功放:信号的大半个周期有电流流过三极管。静态工作点偏低,静态时电源消耗的功率较小,效率大于50%。

  1、三极管是双极型管子,即管子工作时内部由空穴和自由电子两种载流子参与。

  场效应管是单极型管子,即管子工作时要么只有空穴,要么只有自由电子参与导电,只有一种

  MOS管(场效应管)的导通压降下,导通电阻小,栅极驱动不需要电流,损耗小,驱动电路简单,自带保护二极管,热阻特性好,适合大功率并联,缺点开关速度不高,比较昂贵。

  三极管开关速度高,大型三极管的Ic可以做的很大,缺点损耗大,基极驱动电流大,驱动复杂。

  2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称为单极性器件,而三级管既有多子,也有少子导电,称之为双极性器件

  MOSFET和双极型三极管相类似,电极对应关系是b®G、e®S、c®D;由FET组成的放大电路也和三极管放大电路相类似,三极管放大电路基极回路需要一个偏置电流(偏流),而FET放大电路的场效应管栅极没有电流,所以,FET放大电路的栅极回路需要一个合适的偏置电压(偏压)。FET组成的放大电路和三极管放大电路的主要区别在于:场效应管是电压控制型器件,靠栅源之间的电压变化来控制漏极电流的变化,放大作用以跨导来体现;三极管是电流控制型器件,靠基极电流的变化来控制集电极电流的变化,放大作用由电流放大倍数来体现。

  场效应管放大电路分为共源、共漏、共栅极三种组态。在分析三种组态时,可与双极型三极管的共射、共集、共基对照。

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