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  • 为对 晶 体 不 了 解 的 朋友 提供帮助
  • 虽然二极管是很有用的器件,但它不...现代的双极型晶体管稍微有点不同,但工作原理还是一样的。 图1.18中也画出了两种晶体管的电路符号。发射极上的箭头表明了发射极-基极结正向偏置情况下电流的流向。虽然集电极和基
  • 双极型晶体管 双极型晶体管一般有三个电极(即三个引出脚),按工作性质可以分为高、低频晶体三极管;大功率、中功率和小功率晶体三极管;用作信号放大用的三极管和用作开关的三极管。按材料分为锗三极管和硅三极管...
  • 双极型晶体管

    2012-05-17 22:49:21
    微电子元器件的经典教程,详细的说明了双极型晶体管的工作区域和工作原理,而且讲得非常通熟易懂
  • 本文详细介绍了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的工作原理及一般应用.
  • 展开全部NPN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...

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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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  • 1.1 双极型晶体管          一.晶体管的工作原理 晶体管具有放大作用所需的内部条件         ①基区很薄...

    1 基本知识点

            

    1.1 双极型晶体管

            

    一.晶体管的工作原理

    1. 晶体管具有放大作用所需的内部条件
              ①基区很薄,且掺杂浓度很低;
              ②发射区的掺杂浓度远大于基区和集电区的掺杂浓度;
              ③集电结结面积大。

    2. 晶体管具有放大作用所需的外部条件
              发射结正偏、集电结反偏。(NPN下,VB>VE,VB<VE)

    3. 晶体管在放大状态下的载流子传输过程和3个电极电流表达式
              IE = IC + IB
               α = IC/IE 取值0.95~0.99
               β = IC/IB 取值几十到几百

    4. 根据电压判断三极管类型

      1. B极的电压位于中间
      2. E极与B极电压相差0.7V或0.2V
        2.1 若相差0.7V,为硅管
        2.2 若相差0.2V,为锗管
      3. PNP&&NPN
        3.1 VBE为正,NPN
        3.2 VBE为负,PNP

    二.晶体管的静态特性曲线

    1. 共射输入特性曲线
      在这里插入图片描述
      类似于二极管的伏安特性,只是在Vce增加时,特性曲线会稍向右移动。

    2. 共射输出特性曲线
      输出特性曲线分为四个工作区:
      在这里插入图片描述
      (1)饱和区
              特点:iC受VCE影响,VCE略增,则iC增加很快。
       
      (2)放大区一曲线基本水平稍有上翘(原因:基区调宽效应)
              特点:满足iC=βiB+ICEO,具有正向控制作用。由于基区宽度调制效应,曲线随vCE的增加而稍有上翘,其延长线交于厄尔利电压VA,用输出电阻rce来表示其上翘程度为
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
       
      (3)截止区一近似为 iB=0以下的区域。
       
      (4)击穿区
              当vCE增大到一定值时,集电结发生雪崩击穿。

    三.温度对晶体管特性曲线的影响

            温度上升时,发射结正向电压降vBE 减小,反向饱和电流ICBO和电流放大系数β增大,使得晶体管输入特性曲线左移,输出特性曲线上移且曲线间隔增大
    在这里插入图片描述

    四.晶体管的参数

    1. 电流放大系数
       
      1.1 共射直流电流放大系数
      在这里插入图片描述
      1.2 共射交流电流放大系数(又称短路电流放大系数)
      在这里插入图片描述
      1.3 共基直流电流放大系数
      在这里插入图片描述
      1.4 共基交流电流放大系数
      在这里插入图片描述
      ★工程上,通常不再区分交流电流放大系数和直流电流放大系数,都用α和β表示。
       
      1.5 α与β的关系
      在这里插入图片描述在这里插入图片描述
    2. 极间反向电流
       
      2.1 反向饱和电流ICBO
              ICBO表示发射极开路时集电结的反向饱和电流
      2.2反向饱和电流IEBO
              IEBO表示集电极开路时发射结的反向饱和电流
      2.3穿透电流ICEO
              ICBO表示基极开路时集电极和发射极之间的穿透电流
      在这里插入图片描述
    3. 极限参数
       
      3.1 集电极最大允许电流ICM(工作时应小于其值)
              一般取β下降至最高值的2/3时所对应的集电极电流
              
      3.2 反向击穿电压:(工作的最高值应小于其70%)
              V(BR)CBO:发射极开路,集电极与基极之间允许加的最高反向电压
              V(BR)CEO:基极开路,集电极与发射极之间允许加的最高电压
              V(BR)EBO:集电极开路,发射极与基极之间允许加的最高反向电压
              
      3.3 集电极最大允许功率损耗PCM(工作时应小于其值,必要时加散热片、风冷、油冷等)
       
    4. 高频参数
       
      4.1 共基截止频率fα
              α随工作频率的升高而下降,当降为α0的0.707倍时所对应的频率
              
      4.2 共射截止频率fβ
              β随工作频率的升高而下降,当降为β0的0.707倍时所对应的频率
              
      4.3 特征频率fT
              β随工作频率的升高而下降,当降为1时所对应的频率
      在这里插入图片描述
      准确:fα>fT>fβ

    2 易错点总结

    1)有一PNP型三极管的发射结正偏、集电结正偏,则基极电位最低。

    2)PNP型晶体管工作在饱和区时,发射结和集电结都正偏。

    3)厄尔利(Early)电压反映的是晶体管的基区调宽效应。

    4)两个三极管的β值的参数对称性看二者比值与1比较,越接近于1,参数对称性越好。

    5)某放大电路在负载开路时的输出电压为12V,接入9k欧姆的负载电阻后输出 电压降为 9V,这说明放大电路的输出电阻为3k欧姆,若将负载电阻改为21k欧姆,则负载上的电流大小为0.5mA。

    6)有两个放大倍数相同、输入和输出电阻不同的放大电路A和B,对同一个具有内阻的信号源电压进行放大,在负载开路的条件下测得A的输出电压大,这说明A的输入电阻大。

    7)给放大电路设置合适直流工作点的目的是保证晶体管始终工作在放大区。

    8)三极管的结构特点有基区很薄、发射区的掺杂浓度很大、集电结结面积大。

    9)设有一NPN型三极管的发射结正偏、集电结反偏,则集电极电位最高,发射极电位最低。

    10)放大电路的有效输入信号必须加在发射结上。

    11)分析放大电路时,通常应该采用先直流后交流的方法。

    12)双极型晶体管处于放大状态时,iC和ib是线性关系;iC和VBE是指数关系;ΔiC和ΔVBE是线性关系。

    13)通常的晶体三极管在集电极和发射极互换使用时,不再有较大的电流放大作用。

    14)放大电路必须加上合适的直流电源才能正常工作。

    15)在放大区内,共发射极输出特性曲线基本水平略有上翘,说明此时输出电压VCE变化时,输出电流iC基本不变。

     
    后置:模电学习笔记_双极型晶体管及其放大电路(2)

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    IGBT由P-MOSFET和GTR混合组成的电压控制型自关断器件。它将P-MOSFET和GTR的优点集于一身,既具有P-MOSFET输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、热稳定性好、驱动电路简单的长处,又有GTR通态电压降低、耐高压和承受电流大的优点。

     

    电气符号

     

    外形

     

    原理

    当Uce<0时,IGBT呈反向阻断状态。

    当Uce>0时,若Uge<Ut(开启电压),IGBT成正向阻断状态;若Uge>Ut(开启电压),IGBT导通。

     

    特性

    I区:可调电阻区,Uce增大,Ic增大。

    II区:恒流饱和区,对于一定的Uge,Ic不再随Uce变化。

    III区:雪崩区

    Uge<Ut时,IGBT截止;Uge>Ut,IGBT导通,且除靠近Ut这一小段,Ic和Uge呈线性关系。

     

    主要参数

    集射极击穿电压BUces:IGBT的最高工作电压。

    开启电压Ut和最大栅射极电压BUges:Ut是导通所需的最低栅射极电压,一般在2~6V。BUges限制在±20V以内,最佳值在15V左右。

    通态压降Uce:导通状态时集射极间的导通压降,值越小管子功耗越小,一般为2.5~3.5V。

    集电极连续电流Ic和峰值电流Icp:集电极允许流过的最大连续电流Ic的额定电流;最大集电极峰值Icp,为额定电流Ic的2倍左右。

     

    栅极驱动

    1.驱动脉冲的上升沿和下降沿要陡:上升沿可使IGBT快速开通,减小开通损耗;下降沿陡,并在栅射极间加一适当的反向偏压,有助于IGBT快速关断,减少关断损耗。

    2.驱动功率足够大:IGBT开通后,栅极驱动源应能提供足够的功率及电压、电流幅值,使IGBT总处于饱和状态,不因退出饱和而损坏。

    3.合适的负偏压:为缩短关断过程中的时间,需施加负偏压-Uge,同时还可防止关断瞬间因电压上升率过高造成误导通,并提高抗干扰能力。反偏压-Uge一般取-2~-10V。

    4.合理的栅极电阻Rg:在开关损耗不太大的情况下,应选择较大的Rg。Rg的范围为1~400Ω。

    5.IGBT多用于高压场合,故驱动电路与整个控制电路应严格隔离。

     

    保护

    1.通过检测出的过电流信号切断栅极控制信号,实现过电流保护

    2.利用缓冲电路抑制过电压并限制电压上升率

    3.利用温度传感器检测IGBT的壳温,当超过允许温度时主电路跳闸,实现过热保护

    4.静电保护

    5.短路保护

     

    仿真模型

    路径

    电路模型

    输入输出

    c:集电极    e:发射极    g:栅极    m:测量电流和电压[Iak, Vak]

    参数

    Ron:IGBT内电阻。当内电感设为0时,内电阻不能设为0。

    Lon:IGBT内电感。当内电阻设为0时,内电感不能为0。

    Vf:IGBT的正向管压降。

    Ic:IGBT初始电流。设为非零时,表示从导通开始。

    Rs:IGBT缓冲电阻(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Rs为0,纯电容。

    Cs:IGBT缓冲电容(和缓冲电容串联,与二极管并联)。Cs为inf,纯电阻。Rs为inf,Cs为0,消除缓冲。

    Tf:IGBT电流下降到10%的时间。

    Tt:IGBT电流拖尾时间。

    展开全文
  • 另一种是把IGBT与FWD (FleeWheelDiode)成对地(2或6组)封装起来的模块,主要应用在工业上。模块的类型根据用途的不同,分为多种形状及封装方式,都已形成系列化。
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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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双极型晶体管工作原理