最新半导体三极管.docx
- 文档编号:1468533
- 上传时间:2022-10-22
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:708.70KB
最新半导体三极管.docx
《最新半导体三极管.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新半导体三极管.docx(23页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
最新半导体三极管
半导体三极管
半导体三极管
简介
半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。
在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结,组成一个PNP(或NPN)结构。
中间的N区(或P区)叫基区,两边的区域叫发射区和集电区,这三部分各有一条电极引线,分别叫基极B、发射极E和集电极C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
1947年12月23日,美国新泽西州墨累山的贝尔实验室里,3位科学家——巴丁博士、布菜顿博士和肖克莱博士在紧张而又有条不紊地做着实验。
他们在导体电路中正在进行用半导体晶体把声音信号放大的实验。
3位科学家惊奇地发现,在他们发明的器件中通过的一部分微量电流,竟然可以控制另一部分流过的大得多的电流,因而产生了放大效应。
这个器件,就是在科技史上具有划时代意义的成果——晶体管。
因它是在圣诞节前夕发明的,而且对人们未来的生活发生如此巨大的影响,所以被称为“献给世界的圣诞节礼物”。
另外这3位科学家因此共同荣获了1956年诺贝尔物理学奖。
晶体管促进并带来了“固态革命”,进而推动了全球范围内的半导体电子工业。
作为主要部件,它及时、普遍地首先在通讯工具方面得到应用,并产生了巨大的经济效益。
由于晶体管彻底改变了电子线路的结构,集成电路以及大规模集成电路应运而生,这样制造像高速电子计算机之类的高精密装置就变成了现实。
PS:
肖克莱半导体实验室与仙童公司、硅谷(附1)
三极管的结构与符号
三极管的基本结构是两个反向连结的PN接面,如下图所示,可有pnp和npn两种组合。
三个接出来的端点依序称为发射极(emitter,E)、基极(base,B)和集电极(collector,C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。
图中也显示出npn与pnp三极管的电路符号,发射极特别被标出,箭号所指的极为n型半导体,和二极体的符号一致。
在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中性的p型区和n型区隔开。
三极管的分类
划分方法及名称
说明
按极性划分
NPN型三极管
目前常用的三极管,电流从集电极流向发射极
通过电路符号的箭头可以区分
PNP型三极管
电流从发射极流向及电极
按材料划分
硅三极管
俗称硅管,目前常用的三极管,工作稳定性好
锗三极管
俗称锗管,反向电流大,受温度影响较大
按极性和材料组合划分
NPN型硅管
最常用的是NPN型硅管
NPN型锗管
PNP型硅管
PNP型锗管
按工作频率划分
低频三极管
用于直流放大器、音频放大器电路
高频三极管
用于高频放大电路
划分方法及名称
说明
按功率划分
小功率三极管
输出功率很小,用于前级放大电路
中功率三极管
用于功率放大器输出级或末前级电路
大功率三极管
用于功率放大器的输出级电路
按封装材料划分
塑料封装
一般用于小功率三极管
金属封装
一般用于大功率三极管
按安装形式划分
普通三极管
常见形式,分立焊接使用
贴片三极管
引脚非常短
按用途划分
放大管、开关管、震荡管等
用来构成各种功能电路
三极管的外形和引脚分布
上图是常见的三极管外形以及管脚分布,具体的外形示意图和说明如下表
外形示意图
封装名称
说明
S-1A
都是半圆形的底面。
识别引脚时,将管脚朝下,切口朝自己,从左向右依次为E、B、C
S-1B
都是半圆形的底面。
识别引脚时,将管脚朝下,切口朝自己,从左向右依次为E、B、C
S-2
块状的外形特征,在三极管的顶面有一个切角。
识别时,将管脚朝下,切角朝自己,从左向右依次为E、B、C
S-4
管底形状较特殊,见图,识别时将管底朝上,且将三极管的圆面朝自己,从左向右依次为E、B、C
S-5
特征是在三极管中间开了一个带三角形的圆孔,在识别时将三极管印有型号的一面朝自己,且将管脚朝下,从左向右依次为B、C、E。
这种三极管顶面是金属的散热片
S-6A
顶端散热片是直的,识别时将切口一面朝自己,管脚朝下,从左向右依次为B、C、E
S-6B
顶端散热片是弯曲的,识别时将印有型号的一面朝自己,管脚朝下,从左向右依次为B、C、E
S-7
有散热片,且比较厚。
识别时将印有型号的一面朝自己,管脚朝下,从左向右依次为B、C、E
S-8
此类型特点是比S-7型三极管尺寸大些。
识别时将印有型号的一面朝自己,管脚朝下,从左向右依次为B、C、E
三极管的3种工作状态
一般三极管都有三种工作状态:
放大状态、截止状态、饱和状态
在放大状态下,三极管处于线性放大状态,当有交流信号输入时,三极管便对信号进行放大,输出放大信号。
在饱和状态下,三极管处于非线性工作状态,此时管子的电流很大,当有交流信号输入时便进入饱和区,其信号便会产生非线性失真。
在截止状态下,三极管的各极电流都很小或为零,此时输入给三极管的信号便进入截止区,其输出的信号产生很大的非线性失真。
常见的NPN型三极管3种工作状态下各电极电压的特征如下表所示。
工作状态
各电极电压特征
说明
截止状态
集电极电压等于直流工作电压
集电极电流为0,集电极电阻上电压降为0
放大状态
集电极电压大于基极电压,基极电压大于发射极电压
集电极电流大,集电极电压低;集电极电流小,集电极电压高
饱和状态
集电极与发射极之间电压等于0.2V
基极电压大于集电极电压,基极电压大于发射极电压
要使三极管进入放大区,必须给三极管各个电极一个合适的直流电压,归纳起来就是以下两个条件:
一是给三极管的集电结加反向偏置电压,二是给三极管的发射结加正向偏置电压。
主要参数
特征频率fT
当f=fT时,三极管完全失去电流放大功能。
如果工作频率大于fT,电路将不正常工作。
工作电压/电流
用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围。
hFE(β)
共射级交流电流放大系数。
VCBO
集电极--基极反向击穿电压,发射极开路时集电极与基极间最大允许的反向电压。
VCEO
集电极--发射极反向击穿电压,基极开路时集电极与发射极间最大允许的反向电压。
一般为几千伏。
PCM
集电极最大允许耗散功率。
保证参数在规定范围内变化,集电结上允许损耗功率的最大值。
封装形式
指定该管的外观形状,如果其它参数都正确,封装不同将导致组件无法在电路板上实现。
常用三极管
1.中小功率三极管
通常把集电极耗散功率(PCM)小于1W的三极管称为中、小功率三极管。
此类管子种类多、外形各异、体积小。
特性频率fT大于3MHz的称为高频中小功率管。
2.大功率三极管
大功率三极管是指管子集电极耗散功率大于1W的三极管。
特点是工作电流大,体积也大,各电极的引线较粗而硬,集电极引线与金属外壳或散热片相连。
塑封晶体管自带的散热片就是集电极。
3.达林顿管
达林顿管就是两个三极管接在一起,极性只认前面的三极管。
具体接法如下,以两个相同极性的三极管为例,前面为三极管集电极跟后面三极管集电极相接,前面为三极管射极跟后面三极管基极相接,前面三极管功率一般比后面三极管小,前面三极管基极为达林顿管基极,后面三极管射极为达林顿管射极,用法跟三极管一样,放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积。
在电子学电路设计中,达林顿接法常用于功率放大器和稳压电源中。
高放大倍数的管子只有在功率为2W以下时才能正常使用,当功率增大时,管子的压将造成温度上升,前级晶体管的漏电流会被逐渐放大,导致整体热稳定性变差,因此,大功率达林顿管内部均设有泄放电阻,这样,除了大大提高热稳定性外,还还能有效提高末级功率管的耐压。
大部分大功率达林顿管还在C和E极之间反向并联一只阻尼二极管VD。
当负载突然断电时,可通过二级管将反向电动势泄放掉,防止内部三极管被击穿。
达林顿管的典型应用
1、用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路。
2、驱动小型继电器。
利用CMOS电路经过达林顿管驱动高灵敏度继电器的电路,如下图所示。
虚线框内是小功率NPN达林顿管FN020。
3、驱动LED智能显示屏。
LED智能显示屏是由微型计算机控制,以LED矩阵板作显示的系统,可用来显示各种文字及图案。
该系统中的行驱动器和列驱动器均可采用高β、高速低压降的达林顿管。
上图是用BD683(或BD677)型中功率NPN达林顿管作为列驱动器,而用BD682(或BD678)型PNP达林顿管作行驱动器,控制8×8LED矩阵板上相应的行(或列)的像素发光。
应注意的是,达林顿管由于内部由多只管子及电阻组成,用万用表测试时,be结的正反向阻值与普通三极管不同。
对于高速达林顿管,有些管子的前级be结还反并联一只输入二极管,这时测出be结正反向电阻阻值很接近;容易误判断为坏管。
用万用表测量三极管
1、区分三极管的基极b:
从三极管的原理图可以看出,如果在C、E之间加测量电压,无论电源方向如何,总有一个PN结处于反向偏置状态,电路不会导通。
测量方法:
用万用表的红、黑表笔分别接触三极管的任意两个管脚,测量一次后,如果电阻值无穷大(指针表的表针不动;数字表只显示“1”),则将红、黑表笔交换,再测这两个管脚一次。
如果两次测得的电阻值都是无穷大,说明被测的两个管脚是集电极C和发射极E,剩下的一个则是基极B。
如果在两次测量中,有一次的阻值不是无穷大,则换一个管脚再测,直到找出正、反向电阻都大的两个管脚为止。
(如果在三个管脚中找不出正、反向电阻都大的两个管脚,说明三极管已经损坏,至少有一个PN结已经击穿短路。
)。
要想区别E和C,需要测出三极管的极性后再进一步测量。
2、区分三极管的极性(NPN、PNP):
测出三极管的基极B后,通过再次测量来区分三极管是NPN型还是PNP型。
当在基极加测量电压的正极时,NPN管的基极对另外两个极都是正向偏置,而PNP管的基极对另外两个极都是反向偏置。
所以测量方法如下:
将万用表的正表笔(指针表的黑表笔;数字表的红表笔)接触已知的基极,用另一支表笔分别接触另外两个管脚,如果另外两个管脚都导通,说明被测管是NPN型,否则是PNP型。
3、区分发射极和集电极:
使用数字万用表来区分集电极和发射极十分方便。
仍然需要先测出被测管的极性和基极。
然后将数字表旋钮对准HFE档,将被测管按假定的E、C插入数字表的“三极管测量插座”中,其中基极和三极管的极性(NPN或PNP)必须正确,观察并记录数字显示的被测管HFE值;交换假定的C、E之后再测一次。
两次测量中数值大的一次为正确插入。
由此判断出被测管的E和C。
4、测量三极管是否损坏:
三极管的损坏,是因为三极管的PN结损坏所致。
PN结的损坏分为两种情况:
短路和断路。
短路是指PN结失去“单向”导电性,成为通路,正、反向电阻都近似为零;断路是指PN结内部开路,电阻无穷大。
使用万用表判别三极管是否损坏,就是通过测量三极管的发射结和集电结是否具有单向导电性来判别三极管的好坏。
在以上两项的测量中,可以发现是否有PN结损坏。
损坏的PN结或者是正、反向电阻都趋于零,或正、反向电阻都无穷大,由此可以判别三极管是否损坏。
达林顿管的检测
达林顿管产品大致分成两类,一类是普通型,内部无保护电路,另一类则带有保护电路。
下面分别介绍使用万用表检测这两类达林顿管的方法。
1.普通达林顿管的检测方法
普通达林顿管内部由两只或多只晶体管的集电极连接在一起复合而成,其基极B与发射极E之间包含多个发射结。
检测时可使用万用表的R×1k或R×10k档来测量。
测量达林顿管各电极之间的正、反向电阻值。
正常时,集电极C与基极B之间的正向电阻值(测NPN管时,黑表笔接基极B;测PNP管时,黑表笔接集电极C)与普通硅晶体管集电结的正向电阻值相近,为3~10kΩ之间,反向电阻值为无穷大。
而发射极E与基极B之间的的正向电阻值(测NPN管时,黑表笔接基极B;测PNP管时
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 半导体 三极管