半导体三极管的结构及三种工作状态

出处:电气自动化应用 发布于:2020-11-20 14:16:41

  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。

  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  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。

  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  ,集电极和发射之间的内阻  ,电压Uce只有0.1V~0.3V,Uce《Ube,发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用,集电极和发射极相当于短路,常与截止配合于开关电路。

  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。

  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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