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  • 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。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...
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    半导体三极管又称为双极型晶体管,简称晶体管。晶体管主要特点是在一定的电压条件下具有电流放大作用,它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。

    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。

    一、三极管基本结构

    三极管有三个区,分别是发射区E、基区B和集电区C,三个区按照NPN和PNP排列形成两个PN结。基区与发射区的PN结称为发射结(JE),集区与集电区的PN结称为集电结(JC)。符号中的箭头表示发射结正偏时电流方向。箭头指向外的位NPN管,指向内的为PNP管。

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    晶体管内部结构

    晶体三极管按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管,两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的。

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    二、晶体三极管的三种工作状态

    三极管的三种状态也叫三个工作区域,即:截止区、放大区和饱和区。

    (1)、截止区:三极管工作在截止状态,当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压,发射结没有导通集电结处于反向偏置,没有放大作用。

    (2)、放大区:三极管的发射极加正向电压,集电极加反向电压导通后,Ib控制Ic,Ic与Ib近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,引起集电极大的信号电流输出。

    (3)、饱和区:当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时,再增大Ib,Ic也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。饱和时,Ic最大,集电极和发射之间的内阻最小,电压Uce只有0.1V~0.3V,Uce

    主要是根据两个pn结的偏置条件来决定:

    发射结正偏,集电结反偏——放大状态;

    发射结正偏,集电结也正偏——饱和状态;

    发射结反偏,集电结也反偏——截止状态。

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    正偏与反偏的区别:对于NPN晶体管,当发射极接电源正极、基极接负极时,则发射结是正偏,反之为反偏;当集电极接电源负极、基极(或发射极)接正极时,则集电结反偏,反之为正偏。总之,当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时,则为正偏,反之为反偏。

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  • 霍尔开关工作原理

    千次阅读 2012-09-07 09:28:20
    一、原理简介  当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为  U=K·I·B/d  其中K为霍尔系数,I为...


    一、原理简介
      当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为
      U=K·I·B/d
      其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。
      由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。
      霍尔开关就属于这种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时又具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。
      霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度(如B1)时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出,和接近开关类似有NPN、PNP、常开型、常闭型、锁存型(双极性)、双信号输出之分。
      霍尔开关具有无触电、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,内部采用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。霍尔开关可应用于接近开关,压力开关,里程表等,作为一种新型的电器配件。
      二、内部原理图

      
      三、输入/输出的转移特性

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  • 开关二极管工作原理

    2019-09-26 23:57:16
    半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,...

    半导体二极管导通时相当于开关闭合(电路接通),截止时相当于开关打开(电路切断),所以二极管可作开关用,常用型号为1N4148。由于半导体二极管具有单向导电的特性,在正偏压下PN结导通,在导通状态下的电阻很小,约为几十至几百欧;在反向偏压下,则呈截止状态,其电阻很大,一般硅二极管在10ΜΩ以上,锗管也有几十千欧至几百千欧。利用这一特性,二极管将在电路中起到控制电流接通或关断的作用,成为一个理想的电子开关。

    以上的描述,其实适用于任何一支普通的二极管,或者说是二极管本身的原理。但针对于开关二极管,最重要的特点是高频条件下的表现。

    高频条件下,二极管的势垒电容表现出来极低的阻抗,并且与二极管并联。当这个势垒电容本身容值达到一定程度时,就会严重影响二极管的开关性能。极端条件下会把二极管短路,高频电流不再通过二极管,而是直接绕路势垒电容通过,二极管就失效了。而开关二极管的势垒电容一般极小,这就相当于堵住了势垒电容这条路,达到了在高频条件下还可以保持好的单向导电性的效果。

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    开关二极管电路分析

    开关二极管同普通的二极管一样,也是一个PN结的结构,不同之处是要求这种二极管的开关特性要好。

    当给开关二极管加上正向电压时,二极管处于导通状态,相当于开关的通态;当给开关二极管加上反向电压时,二极管处于截止状态,相当于开关的断态。二极管的导通和截止状态完成开与关功能。

    开关二极管就是利用这种特性,且通过制造工艺,开关特性更好,即开关速度更快,PN结的结电容更小,导通时的内阻更小,截止时的电阻很大。

    开关二极管电路图

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    电路中VD1是开关二极管,他的作用相当于一个开关,用来接通和断开电容C2的。

    关于二极管开关电路分析思路说明如下几点:

    (1)电路中,C2和VD1串联,根据串联电路特性可知,C2和VD1要么同时接入电路,要么同时断开。如果只是需要C2并联在C1上,可以直接将C2并联在C1上,可是串入二极管VD1,说明VD1控制着C2的接入与断开。

    (2)根据二极管的导通与截止特性可知,当需要C2接入电路时让VD1导通,当不需要C2接入电路时让VD1截止,二极管的这种工作方式称为开关方式,这样的电路称为二极管开关电路。

    (3)二极管的导通与截止要有电压控制,电路中VD1正极通过电阻R1、开关S1与直流电压+V端相连,这一电压就是二极管的控制电压。

    (4)电路中的开关S1用来控制工作电压+V是否接入电路。根据S1开关电路更容易确认二极管VD1工作在开关状态下,因为S1的开、关控制了二极管的导通与截止。

    (1)开关S1断开时,直流电压+V无法加到VD1的正极,这时VD1截止,其正极与负极之间的电阻很大,相当于VD1开路,这样C2不能接入电路,L1只是与C1并联构成LC并联谐振电路。
    (2)开关S1接通时,直流电压+V通过S1和R1加到VD1的正极,使VD1导通,其正极与负极之间的电阻很小,相当于VD1的正极与负极之间接通,这样C2接入电路,且与电容C1并联,L1与C1、C2构成LC并联谐振电咯。
    上述两种状态下,由于LC并联谐振电路中的电容不同,一种情况只有C1,另一中情况C1与C2并联,在电容量不同的情况下LC并联谐振电路的谐振频率不同。所以,VD1所在电路的真正作用是控制LC并联谐振电路的谐振频率。

     

    开关二极管工作特性

    开关二极管从截止(高阻状态)到导通(低阻状态)的时间叫开通时间;从导通到截止的时间叫反向恢复时间;两个时间之和称为开关时间。一般反向恢复时间大于开通时间,故在开关二极管的使用参数上只给出反向恢复时间。开关二极管的开关速度是相当快的,像硅开关二极管的反向恢复时间只有几纳秒,即使是锗开关二极管,也不过几百纳秒。

    开关二极管具有开关速度快、体积小、寿命长、可靠性高等特点,广泛应用于电子设备的开关电路、检波电路、高频和脉冲整流电路及自动控制电路中。

    开关二极管分类

    开关二极管分为普通开关二极管、高速开关二极管、超高速开关二极管、低功耗开关二极管、高反压开关二极管、硅电压开关二极管等多种。

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    普通开关二极管

    常用的国产普通开关二极管有2AK系列锗开关二极管,表4-8为2AK系开关二极管的主要参数。

    高速开关二极管

    高速开关二极管较普通开关二极管的反向恢复时间更短,开、关频率更快。

    常用的国产高速开关二极管有2CK系列。

    进口高速开关二极管有1N系列、1S系列、1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面安装)。

    超高速开关二极管

    常用的超高速二极管有1SS系列(有引线塑封)和RLS系列(表面封装)。

    低功耗开关二极管

    低功耗开关二极管的功耗较低,但其零偏压电容和反向恢复时间值均较高速开关二极管低。

    常用的低功耗开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封)。

    高反压开关二极管

    高反压开关二极管的反向击穿电压均在220V以上,但其零偏压电容和反向恢复时间值相对较大。

    常用的高反压开关二极管有RLS系列(表面封装)和1SS系列(有引线塑封) 。

    硅电压开关二极管

    硅电压开关二极管是一种新型半导体器件,有单向电压开关二极管和双向电压开关二极管之分,主要应用于触发器、过压保护电路、脉冲发生器及高压输出、延时、电子开关等电路。

    单向电压开关二极管也称转折二极管,邮PnPN四层结构的硅半导体材料组成,其正向为负阻开关特性(指当外加电压升高到正向转折电压值时,开关二极管由截止状态变为导通状态,即由高阻转为低阻),反向为稳定特性。双向电压二极管由NPnPN五层结构的硅半导体材料组成,其正向和反向均具有相同的负阻开关特性。

    开关二极管怎么开关法

    开关二极管的工作原理_开关二极管怎么开关法

    理想中的二极管是正向时完全导通(开),反向时完全截止(关),并且导通/截止之间的转换干净利落。但现实中的二极管却不是这样,比如一个主要问题是由正向转为反向时,二极管不能随即跟着由导通转为截止,而是转为反向后延迟了一小段时间后才转为截止,在这段时间内,二极管先是“反向导通”的,是由“反向导通”慢慢转为反向截止的。这在一些电路中是要出问题的。为了电路能正常就要求二极管没有这种延时现象。通过工艺的改进和材料的改进,做出了几近理想的二极管,这就是“开关”二极管。

    转载于:https://www.cnblogs.com/isAndyWu/p/9576907.html

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  • 晶体管作为开关工作原理 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...

    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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半导体开关工作原理