晶体管原理

晶体管简述

         晶体管是一种微型电子开关。它们是计算机的"大脑"－－微处理器的基本组成部分。与基本的照明开关类似，晶体管有两种工作状态，通和断。晶体管的通/断（二进制功能）实现了计算机内部的信息处理 。

         晶体管（transistor）是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关，基于输入的电压，控制流出的电流，因此晶体管可做为电流的开关，和一般机械开关（如Relay、switch）不同处在于晶体管是利用电讯号来控制，而且开关速度可以非常之快，在实验室中的切换速度可达100GHz以上。

晶体管

         晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。

 

晶体管的结构与工作原理

         晶体管有三个极；双极性晶体管的三个极，分别由N型跟P型组成发射极（Emitter）、基极 (Base) 和集电极（Collector）; 场效应晶体管的三个极，分别是源极（Source）、栅极（Gate）和漏极（Drain）。

晶体管三个极

　　晶体管因为有三种极性，所以也有三种的使用方式，分别是发射极接地（又称共射放大、CE组态）、基极接地（又称共基放大、CB组态）和集电极接地（又称共集放大、CC组态、发射极随隅器）。

(1)晶体管的结构晶体管内部由两个pn结构成，其三个电极分别为集电极(C极)、基极（B极）和发射极（E极）。如图1. 31所示，晶体管的两个pn结分别称为集电结(C、B极之间)和发射结（B、E极之间），发射结与集电结之间为基区。

        根据结构不同，晶体管又分为pnp型和npn型两类，在电路图形符号上可以看出两种类型晶体管的发射极箭头（代表集电极电流的方向）方向不同。pnp型晶体管的发射极箭头内，npn型晶体管的发射极箭头朝外。

(2)晶体管各个电极的作用及电流分配晶体管三个电极的作用是：发射极（E极）用来发射电子；基极（B极）用来控制E极发射电子的数量；集电极（C极）用来收集电子。

         晶体管在正常工作时，其发射极电流IE等于基极电流IB与集电极电流，。之和。

(3)晶体管的放大原理晶体管属于电流控制型半导体器件，其放大特性主要是指它对电流的放大能力。

        晶体管的放大原理是：当晶体管的基极电流发生变化时，其集电极电流将发生更大的变化或在晶体管具备了工作条件后，若从基极加入一个较小的信号，则其集电极将会输出一个较大的信号。

(4)晶体管的工作条件晶体管的基本工作条件是：发射结（B、E极之间）要加上较低的正向电压（即正向偏置电压），集电结（B、C极之间）要加上较高的反向电压（即反向偏置电压）。晶体管发射结的正向偏置电压约等于pn结电压，即硅管为0.6～0. 7V，锗管为0.2～0. 3V。集电结的反向偏置电压视具体型号而定。

(5)晶体管的工作状态晶体管有截止、导通和饱和导通三种状态。在晶体管不具备工作条件时，它处于截止状态，内阻很大，各极电流几乎为零。

        当晶体管的发射结加上合适的正向偏置电压、集电极加上反向偏置电压时，晶体管导通，其内阻变小，各电极均有工作电流产生(IE一IB+f。、)。适当增大其发射结的正向偏置电压、使基极电流IB增大时，集电极电流，。和发射极电流IE也会随之增大。

        当晶体管发射结的正向偏置电压增大至一定值（硅管等于或略高于0. 7V，锗管等于或略高于0.3V）时，晶体管将从导通故大状态进入饱和导通状态，此时集电极电流J。、将处于较大的恒定状态，且已不受基极电流IB控制。晶体管的导通内阻很小（相当于开关被接通），集电极与发射极之间的电压低于发射结电压，集电结也由反偏状态变为正偏状态。
 

晶体管分类

1、按半导体材料和极性分类

　　按晶体管使用的半导体材料可分为硅材料晶体管和锗材料晶体管。按晶体管的极性可分为锗NPN型晶体管、锗PNP晶体管、硅NPN型晶体管和硅PNP型晶体管。

2、按结构及制造工艺分类

　　晶体管按其结构及制造工艺可分为扩散型晶体管、合金型晶体管和平面型晶体管。

3、按电流容量分类

　　晶体管按电流容量可分为小功率晶体管、中功率晶体管和大功率晶体管。

4、按工作频率分类

　　晶体管按工作频率可分为低频晶体管、高频晶体管和超高频晶体管等。

5、按封装结构分类

　　晶体管按封装结构可分为金属封装（简称金封）晶体管、塑料封装（简称塑封）晶体管、玻璃壳封装（简称玻封）晶体管、表面封装（片状）晶体管和陶瓷封装晶体管等。其封装外形多种多样。

6、按功能和用途分类

　　晶体管按功能和用途可分为低噪声放大晶体管、中高频放大晶体管、低频放大晶体管、开关晶体管、达林顿晶体管、高反压晶体管、带阻晶体管、带阻尼晶体管、微波晶体管、光敏晶体管和磁敏晶体管等多种类型。