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。
工作电压和阈值电压大小比较时,MOS管工作状态
另外,以上的MOS晶体管叫做增强型MOS晶体管,MOS晶体管不只有这一种,还有许多许多种,比如①不加电压,②和③之间通电,加上电压之后反而不通电了的,这叫做耗尽型晶体管。另外,P型衬底的叫做P型MOS管,N型衬底的叫做N型MOS管,这方面想要详细了解,翻阅教科书。(此处修改,PMOS是导电沟道为P沟道的MOS,即N-body加电压后沟道反型,沟道区域的多数载流子由电子变成空穴,这个沟道叫做P-Channel,如下右图所示。NMOS也是同样的道理)
收音机晶体管报价三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V.
晶体管的诞生
在晶体管诞生之前,放大电信号主要是通过真空电子管,但由于真空管制作困难、体积大、耗能高且使用寿命短,使得业界开始期望电子管替代品的出现。1945年秋天,贝尔实验室正式成立了以肖克利为首的半导体研究小组,成员有布拉顿、巴丁等人,开始对包括硅和锗在内的几种新材料进行研究。
1947年贝尔实验室发表了***个以锗半导体做成的点接触晶体管。但由于点接触晶体管的性能尚不佳,肖克利在点接触晶体管发明一个月后,提出了使用p-n 结面制作接面晶体管的方法,称为双极型晶体管。当时巴丁、布拉顿主要发明半导体三极管;肖克利则是发明p-n 二极管,他们因为半导体及晶体管效应的研究获得1956年诺贝尔物理奖。
单结晶体管型号命名方式
单结晶体管封装及引脚识别
单结晶体管采用金属直插封装,在其引脚端有引脚识别标志。面向引脚,靠近凸起的为发射极E,逆时针方向分别为第二基极B2和***基极B1。
单结晶体管实物
单结晶体管引脚排序
单结晶体管应用电路
以电子驱蚊器电路为例,了解单结晶体管的应用。
超声波驱蚊器电路
以上为单结晶体管BT33构成的电子驱蚊器电路图,其工作原理为:
当电源开关SW闭合后,电池正极通过可调电阻RP和固定电阻R1向电容C1充电,当C1两端电压达到BT33的峰点电压时,单结晶体管导通,此时C1会通过电阻R3放电,单结晶体管截止;
电池正极再次通过电阻向C1充电,当电压达到峰点电压后,晶体管再次导通。如此反复形成震荡,震荡频率由电阻RP和电容C1的值决定;
震荡信号经过电容C2耦合之后加到三极管VT2的基极,经VT2放大后,经电容C3耦合驱动压电陶瓷片发出超声波来达到驱蚊的效果。
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。
平面晶体管
平面工艺是60年代发展起来的一种非常重要的半导体技术。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。凡采用所谓平面工艺来制作的晶体管,都称为平面晶体管。
平面晶体管的基区一般都是采用杂质扩散技术来制作的,故其中杂质浓度的分布不均匀(表面高,内部低),将产生漂移电场,对注入到基区的少数载流子有加速运动的良好作用。所以平面晶体管通常也是所谓漂移晶体管。这种晶体管的性能**优于均匀基区晶体管。
传统的平面型晶体管技术,业界也存在两种不同的流派,一种是被称为传统的体硅技术(Bulk SI),另外一种则是相对较新的绝缘层覆硅(SOI)技术。平面Bulk CMOS和FD-SOI曾在22nm节点处交锋了。其中,Bulk CMOS是*****的,也是成本比较低的一种选择,因此它多年来一直是芯片行业的支柱。但随着技术的推进,Bulk CMOS晶体管容易出现一种被称为随机掺杂波动的现象。Bulk CMOS晶体管也会因此可能会表现出与其标称特性不同的性能,并且还可能在阈值电压方面产生随机差异。解决这个问题的一种方法是转向完全耗尽的晶体管类型,如FD-SOI或FinFET。
晶体管的电子流动方向就是集电极,然后由基极控制。深圳晶体管销售代理
单结晶体管BT33、C3、W1、W2等元件组成了弛张振荡器。电压晶体管品牌企业
图3 晶体三级管的内部工作原理
换句话说,为了让晶体管工作,只需要设计一种外部电路,使基极-发射极间的电流流动就可以了。晶体管都有一个箭头方向,我们可以理解为晶体管的基极-发射极之间加入了一个二极管,而箭头的方向就是二极管的方向,如下图4所示。
当晶体管进行工作时(基极和发射极之间有电流的流动,NPN型是从基极流向发射极,PNP型是从发射极流向基极),基极-发射极间的压降与二极管的压降相同,为0.6~0.7V。也就是说,在设计电路时,只要使晶体管的基极-发射极间的电压设为Vbe>=0.6V,使基极-发射极之间的二极管导通,这样三极管基极-发射极之间就有电流流动,然后再对电路的其他部分进行计算就可以了。
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