模拟电子技术实用知识(单结晶体管) *
一、单结晶体管的结构与特性
1.单结晶体管的结构
单结晶体管因为具有两个基极,故单结晶体管又称为双基极晶体管。单结晶体管有三个电极,分别称为***基极b1、第二基极b2、发射极e。单结晶体管虽然有三个电极,但在结构上只有一个PN结,它是在一块高电阻率的N型硅基片一侧的两端,各引出一个电极,分别称***基极b1和 第二基极b2。在硅片的另一侧较靠近b2处,用扩散法掺入P型杂质,形成一个PN结,再引出一个电极,称发射极e。单结晶体管的内部结构、等效电路、图形符号如图1所示。
存在于两个基极b1和b2之间的电阻是N型硅片本身的电阻,称为体电阻,由单结晶体管的等效电路可见,两基极间的电阻Rb1b2=Rb1+Rb2, 其体阻值一般在(5~10)KΩ之间。
国产单结晶体管的型号,主要有BT31、BT32、BT33等系列产品,其中B表示半导体器件,T表示特种晶体管,第三位数3表示三个电极,***一位数表示功耗100mW、200mW、300mW等等。
常用的型号为BT33的单结晶体管的外形结构,如图2所示。
而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选用晶体管。福州晶体管供应
MESFET
金属半导体场效应晶体管(MESFET)之所以被称为这个名称是因为栅极接触是由金属 - 半导体结形成的。如果半导体材料*是低掺杂的,则栅极金属和半导体之间产生的肖特基接触,从而使半导体工程师能够制成非常低泄漏的栅极接触。
HEMT器件
高电子迁移率晶体管(HEMT)与任何其他FET一样工作,除了沟道由两种不同类型的半导体材料(称为异质结)的结构成,以使通道中的自由电子具有更高的迁移率。对于GaAs HEMT,其他半导体材料通常是铝镓砷(AlGaAs)。由n型掺杂剂原子提供的自由电子非常靠近异质结,并形成所谓的二维电子气。这种二维(2D)电子气体被限制远离晶格原子,因此它们不会与它们碰撞,这使电子具有更高的迁移率。电子经历较少碰撞的另一个后果是HEMT的噪声系数远低于普通FET的噪声系数。为卫星***开发的HEMT LNA MMIC示例如图6所示。
双极晶体管价格三极管的作用也可以作放大器、振荡器、变换器使用。
FinFet晶体管
平面晶体管主导了整个半导体工业很长一段时间。但随着尺寸愈做愈小,传统的平面晶体管出现了短通道效应,特别是漏电流,这类使得元件耗电的因素。尤其是当晶体管的尺寸缩小到25nm以下,传统的平面场效应管的尺寸已经无法缩小。在这种情况下,FinFET出现了。FinFET也被称为鳍式场效应晶体管,这是一种立体的场效应管。FinFET的主要是将场效应管立体化。
第一种FinFET晶体管类型称为“耗尽型贫沟道晶体管”或“ DELTA”晶体管,该晶体管由日立**研究实验室的Digh Hisamoto,Toru Kaga,Yoshifumi Kawamoto和Eiji Takeda于1989年在日本***制造。但目前所用的FinFet晶体管则是由加州大学伯克利分校胡正明教授基于DELTA技术而发明,属于多闸极电晶体。
下面的分析*对于NPN型硅晶体管三极管。如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源 能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变 化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
利用上千万颗晶体管,怎样制出一颗芯片?
三极管(BJT管),也称为双性型晶体管
三极管是一个人丁兴旺的“大家族”,其人员众多。因此在电子电路中如果没有三极管的话那么这个电路将“一事无成”。电路中的很多元件都是为三极管服务的,比如电阻、电容等。有必要和大家对三极管进行一下剖析,下面让我们看看三极管的“庐山真面目”。三极管也有三条腿,并且这三条腿不能相互换用,不像MOS管那样其源极(S)和漏极(D)在一定条件下还可以换用的(低频的结型管可以互换)。从图中我们也可以看到,三极管也是有两个PN结构成。我们以NPN型三极管为例来说明这个问题,分别从三个半导体基座中引出三个极,我们给它分别起个名字叫基极、集电极和发射极。这三个端子的相互作用是,通过控制流入基极的电流就可以达到控制发射极和集电极之间的电流的大小,由此我们可以知道三极管是一个电流型控制器件。
该工艺是在Si半导体芯片上通过氧化、光刻、扩散、离子注入等一系列流程,制作出晶体管和集成电路。郑州测试仪晶体管
这个晶体三极管究竟是如何完成这神奇的功能的呢?福州晶体管供应
2.单结晶体管的特性——伏安特性
单结晶体管的伏安特性,是指在单结晶体管的e、b1极之间加一个正电压Ue,在b2、b1极之间加一个正电压Ubb,其发射极电流Ie与发射极电压Ue的关系曲线。
由单结晶体管的伏安特性曲线可见:
(1)当发射极所加的电压Ue<Up(峰点电压,约6~8V)时,单结晶体管的Ie电流为很小的反向漏电电流,即曲线的AP段。此时,单结晶体管是处于截止状态的,其e、b1极之间的等效阻值非常大,e、b1极之间相当于一个断开的开关。
(2)当发射极所加的电压Ue越过Up峰点电压后,单结晶体管开始导通,随着导通电流Ie的增加,其e极对地的电压Ue是不断下降的,即曲线的PV段。在曲线的PV段,其动态的电阻值是负值的,这一区间又叫负阻区。负阻区是一个过渡区,时间很短,随着Ie电流的增加,电压Ue将很快达到谷点电压Uv。
(3)当Ie增加到谷点电压所对应的电流,即谷点电流Iv之后,Ue将随Ie的增加而增加,即曲线的VB段,其动态电阻是正值的,这一区间又称为饱和区。单结晶体管工作在饱和区时,其e、b1极之间的等效阻值非常小,e、b1极之间相当于一个闭合的开关。
综上所述,单结晶体管的e、b1极之间,相当于一个受发射极电压Ue控制的开关,故可以用来作振荡元件。
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