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  •  双极型晶体管的结构 双极型晶体管是由两个靠的很近的背靠背的PN结构成。一般分为PNP和NPN型两种,具体结构如下图所示。无论是NPN型或是PNP型的三极管,它们均包含三个区:发射区、基区和集电区,并相应地引出三个...
  • 图1.18是两种双极型晶体管的结构图。每个晶体管有3个半导体区,他们分别是发射极,基极和集电极。基极总是夹在发射极和集电极之间。NPN管由N型的发射极,P型的基极和N型的集电极组成。类似的,PNP管由P型的发射极,...
  • 在双极性晶体管的正常工作状态下,基极-发射极(称这个PN为“发射”)处于正向偏置状态,而基极-集电极(称这个PN为“集电结”)则处于反向偏置状态。在没有外加电压时,发射N区的电子(这一区域的多数载流子)...

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    NPN型双极性晶体管可以视为共用阳极的两个二极32313133353236313431303231363533e59b9ee7ad9431333431366331管接合在一起。在双极性晶体管的正常工作状态下,基极-发射极结(称这个PN结为“发射结”)处于正向偏置状态,而基极-集电极(称这个PN结为“集电结”)则处于反向偏置状态。

    在没有外加电压时,发射结N区的电子(这一区域的多数载流子)浓度大于P区的电子浓度,部分电子将扩散到P区。同理,P区的部分空穴也将扩散到N区。

    这样,发射结上将形成一个空间电荷区(也成为耗尽层),产生一个内在的电场,其方向由N区指向P区,这个电场将阻碍上述扩散过程的进一步发生,从而达成动态平衡。

    这时,如果把一个正向电压施加在发射结上,上述载流子扩散运动和耗尽层中内在电场之间的动态平衡将被打破,这样会使热激发电子注入基极区域。在NPN型晶体管里,基区为P型掺杂,这里空穴为多数掺杂物质,因此在这区域电子被称为“少数载流子”。

    扩展资料

    双极型三极管不能直接代替MOS管,这是因为它们的控制特性不一MOS管是电压控制的器件,而双极性三极管是电流控制的器件。场效应管的控制电路是电压型的,双极性三极管不能直接代换场效应管的,原驱动MOS管的电路由于驱动电流太小,不足于驱动双极性三极。

    要想用原电路驱动双极性三极管,必须要在双极性三极管之前加装电流放大装置。基于这个思想,在双极性三极管之前加装电流放大器,把电压驱动改为了电流驱动,即可代换成功。

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  • 这篇介绍晶体管的文章写的很好 晶体管基础知识 晶体管作为开关的工作原理 令人惊讶的是,首个可运行晶体管...晶体管又称双极结型晶体管 (BJT),是由电流驱动的半导体器件,用于控制电流的流动,其中,基极引线中的较...

    这篇介绍晶体管的文章写的很好 晶体管基础知识

    晶体管作为开关的工作原理

    令人惊讶的是,首个可运行晶体管于 1947 年 12 月 23 日面世,距今已有 70 年!1 晶体管或许是人们发明的最具革命性的元器件之一。它的出现为集成电路、微处理器以及计算机内存的产生奠定了基础。

    1.何为晶体管?

    晶体管又称双极结型晶体管 (BJT),是由电流驱动的半导体器件,用于控制电流的流动,其中,基极引线中的较小电流控制集电极和发射极之间较大的电流。它们能用于放大弱信号,用作振荡器或开关。

    晶体管通常由硅晶体制成,采用 N 和 P 型半导体层相互夹合形式。见下图 1。
    在这里插入图片描述
    图 1:图 1a 展示了一个晶体管的剖视图,展示了连接到硅基的 E - 发射极、B - 基极和 C – 集电极引线。图 1b 摘自 1958 年 5 月的杂志,图中显示了 N 和 P 型层片及其排列情况(当时使用的是锗材料)。

    晶体管密闭并封装在塑料或金属圆柱形外壳中,带有三根引线(图 2)。
    在这里插入图片描述


    2.晶体管如何工作?

    我们将以 NPN 晶体管为例,来说明晶体管的工作原理。要了解这类元件如何作为开关运作,方法很简单,即想像水流流经阀门控制的水管即可。水压代表“电压”,流经水管的水流代表“电流”(图3)。大水管代表集电/发射结,中间由阀门隔开,图中阀门以灰色椭圆形表示,像一块活动的挡板,由代表基极的小水管中的水流进行致动。阀门保持从集电极到发射极的水压。当水流流经较小的水管(基极)时,将打开集电/发射结之间的阀门,让水流经过发射极流向地面(地面表示所有水或电压/电流的回路)。
    在这里插入图片描述
    图 3:该图以图形化的方式说明了晶体管的工作原理。当水流流经小水管(基极)时,将打开集电/发射结之间的阀门,让水流经过发射极流向地面。


    3.为您的应用选择晶体管

    如果只是想要打开电路或是开启负载,您应当考虑以下几点。确定您是想要通过正电流还是负电流(即分别为 NPN 或 PNP 类型)来偏置或激励晶体管开关。NPN 晶体管由在基极偏置的正电流驱动(或打开),以控制从集电极到发射极的电流。PNP 型晶体管由在基极偏置的负电流驱动,以控制从发射极到集电极的电流。(注意,PNP 极性与 NPN 相反。)
    在这里插入图片描述


    总结一下

    晶体管有三个极,基极,集电极(结),发射极(结)。基极的就像水管的阀门,集电极和发射极分别是水流的出发地和目的地。它的工作原理就是通过基极的开闭来控制集电极和发射极间电流的通断。而电流本质就是按同一个方向移动的电子流。

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  • 前面介绍晶体三极管指双极晶体管。一般输入回路内阻较高,温度稳定性较好,抗干扰能力强,噪声低,这是晶体三极管所没有优势。实物图:AO3402N沟道增强型场效应管MOSFET分类:结型+绝缘栅型本文介绍结型场...

    什么是场效应管?

    场效应管(FET)是靠输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件,又称单极晶体管。前面介绍的晶体三极管指的是双极晶体管。一般输入回路的内阻较高,温度稳定性较好,抗干扰能力强,噪声低,这是晶体三极管所没有的优势。

    实物图:

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    AO3402N沟道增强型场效应管

    b66dd65312619f181e33d3e10bfac5c4.png

    MOSFET

    分类:结型+绝缘栅型

    本文介绍结型场效应管,后续文章更新绝缘栅型场效应管。

    结型场效应管

    分类:N沟道+P沟道

    N沟道管:

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    N沟道结型场效应管结构示意图

    P沟道管:

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    P沟道结型场效应管结构示意图

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    结型场效应管符号

    三个电极:栅极g+漏极d+源极s

    结型场效应管工作原理

    前提条件:N沟道管栅-源之间加负电压(Ugs<0),且Ugs>夹断电压;漏-源之间加正向电压(Uds>0)

    过程1:

    6ac61a2a7c97b0b5c81def2b700441cf.png

    Ugd>Ugs(off)

    Uds>0,保证了有电流id从漏极流入源极,所以沟道中的各点与栅极之间的电压发生变化,导电沟道不再是同等宽度,靠近漏极一边的比靠近源极一边的较窄。

    过程2:

    7238fcc17324b5e55e7a815ddeac5e51.png

    Ugd=Ugs(off)

    因为Ugd=Ugs-Uds,当Uds逐渐增大时,Ugd逐渐减小,但只要栅-漏之间没达到夹断电压,沟道电阻将由栅源电压决定,此时D-S呈现电阻特性。当Ugs=Ugs(off),即预夹断夹断,此时,若继续增大Uds,夹断区将逐渐延伸,出现过程3现象。

    过程3:

    8929dfee4552fc787da59c2e9fbb09a1.png

    Ugd

    此过程中,夹断区不断延伸,id逐渐减小,但是由于Uds的增大,使得D-S之间电场增大,id又将增大,一增一减基本抵消,所以id基本保持不变,此时,id几乎仅有Ugs决定,出现id的恒流特性。

    Ugd

    当Uds为一常量,且Ugs确定时,id也就确定,此时,Ugs控制了id的大小,也就是常说的漏极电流受栅-源电压控制,所以场效应管为电压控制元件类比于晶体管基极电流控制集电极电流。

    低频跨导公式:gm=△id/△Ugs

    总结

    1)在Ugd=Ugs-Uds>Ugs(off)时,不同的Ugs对应不同的d-s之间的电阻

    2)当Ugd=Ugs(off)时,d-s之间预夹断

    3)当Uds继续增大使得Ugd

    结型场效应管特性曲线

    060be9805c7505c9cc7700589972be05.png

    场效应管输出特性曲线

    1. 可变电阻区:d-s之间的电阻随着Ugs电压的变化而变化
    2. 恒流区(饱和区):在Uds在增大时,id将不再明显变化,此时几乎由电压Ugs控制,一般场效应管用作放大管使用时,都是工作在恒流区。
    3. 夹断区:当Ugs
    4. 击穿区:Uds持续增大,漏极电流会骤然增大,管子出现击穿。

    另外为了保证结型场效应管栅-源间耗尽层为反向电压,N沟道管,需要另Ugs≤0v,P沟道管,需要另Ugs≥0v。

    本文属于结型场效应管的基本知识,欢迎收藏转发学习,后边更新绝缘栅型场效应管(MOSFET)相关知识,欢迎关注,我是头脑有点热的电子君!

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  • 电力晶体管GTR

    千次阅读 2020-02-04 09:57:54
    ■电力晶体管(Giant Transistor——GTR)按英文直译为巨型晶体管,是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor——BJT) ■GTR结构和工作原理 ◆与普通的双极结型晶体管基本原理是...

    电力晶体管(Giant Transistor——GTR按英文直译为巨型晶体管,是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor——BJT

    GTR的结构和工作原理

       ◆与普通的双极结型晶体管基本原理是一样的。

       最主要的特性是耐压高电流大开关特性好

    a) 内部结构断面示意图  b) 电气图形符号  c) 内部载流子的流动

    GTR的结构

         采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构,并采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成。

         GTR是由三层半导体(分别引出集电极、基极和发射极)形成的两个PN结(集电结和发射结)构成,多采用NPN结构

    内部载流子的流动

    在应用中,GTR一般采用共发射极接法。集电极电流ic与基极电流ib之比为

        \large \beta称为GTR电流放大系数,它反映了基极电流对集电极电流的控制能力。当考虑到集电极和发射极间的漏电流Iceo时,icib的关系为

    单管GTR的\large \beta 值比处理信息用的小功率晶体管小得多,通常为10左右,采用达林顿接法可以有效地增大电流增益。

    共发射极接法时GTR的输出特性

    GTR的基本特性

        ◆静态特性

            共发射极接法时的典型输出特性分为截止区大区饱和区三个区域。

            ☞在电力电子电路中,GTR工作在开关状态,即工作在截止区饱和区

            ☞在开关过程中,即在截止区和饱和区之间过渡时,一般要经过放大区

    动态特性

        ☞开通过程

          需要经过延迟时间td和上升时间tr,二者之和为开通时间ton

          √增大基极驱动电流ib的幅值并增大dib/dt,可以缩短延迟时间,同时也可以缩短上升时间,从而加快开通过程。

        ☞关断过程

          √需要经过储存时间ts和下降时间tf,二者之和为关断时间toff

          √减小导通时的饱和深度以减小储存的载流子,或者增大基极抽取负电流Ib2的幅值和负偏压,可以缩短储存时间,从而加快关断速度。

        ☞GTR的开关时间在几微秒以内,比晶闸管和GTO都短很多。

     

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空空如也

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双极结型晶体管的工作原理