三级管工作原理图详解

发布者:深铭易购     发布时间:2019-10-26    浏览量:12819

了解三极管工作原理前,先看一张三极管内部结构原理图;从图中可以清晰的看出NPN和PNP内部结构的区别。


为了方便理解:下面的正电子-空穴;负电子-自由电子

 三极管原理图.png

在图的左边,当NPN三极管b极没有电压输入时,c极与e极之间没有电流通过。c极与e之间关闭,三极管处于截止状态。

 

在图的右边,当NPN三极管b极输入一个正电压,由于电厂作用,e极N区负电子被b极P区正电子吸引出来涌向(扩散)到基区,因为基区做的很薄,所以只有一部分负电子与正电子碰撞(复合)产生基极电流,另一部分负电子则在集电结附近聚集,由于电场作用聚集在集电结的负电子穿过(漂移)集电结,到达集电区后与聚集在c极(N型半导体端)正电子碰撞产生集电极电流。




三级管工作原理

晶体三极管(以下简称三极管)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和锗PNP两种三极管,(其中,N是负极的意思(代表英文中Negative),N型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而P是正极的意思(Positive)是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。两者除了电源极性不同外,其工作原理都是相同的,下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管,它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成,发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e (Emitter)、基极b (Base)和集电极c (Collector)。如右图所示

当b点电位高于e点电位零点几伏时,发射结处于正偏状态,而C点电位高于b点电位几伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要高于基极电源Eb。

在制造三极管时,有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的,同时基区做得很薄,而且,要严格控制杂质含量,这样,一旦接通电源后,由于发射结正偏,发射区的多数载流子(电子)及基区的多数载流子(空穴)很容易地越过发射结互相向对方扩散,但因前者的浓度基大于后者,所以通过发射结的电流基本上是电子流,这股电子流称为发射极电子流。


三极管原理图2.png


很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合。这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。我们以 NPN 型三极管为例,两个 PN 结共用了一个 P 区 —— 基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个 PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的 PN 结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。


三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了,用式子来表示就是。





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