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1 # 玩轉嵌入式
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2 # 電子及工控技術
三極體的結構和工作過程
我們知道三極體自誕生以來,它已經走過五十多年的日子了,在這半個多世紀的過程中,它又衍生出許許多多在孿生兄弟,比如電力電晶體、各種可控矽以及場效電晶體等等,形成了一個龐大的家族。在這裡我主要說一下普通三極體的結構,我們從外觀看,對於小型的三極體它有三個引腳,分別是基極B、集電極C和發射極E,對於大功率的三極體我們有時候也會見到兩個引腳的,一般它是金屬外殼封裝的,這個金屬外殼就是它的集電極C了,如下圖所示。
三極體在結構上並不是很複雜,它一般是由三塊半導體材料按照一定的方法組合在一起的,其中有兩塊N型的半導體材料和一塊P型的半導體材料,在組合時我們把N型半導體材料放兩邊,P型的半導體材料放中間,這種組合方式我們叫NPN型三極體;而另一種是由兩塊P型的半導體材料和一塊N型的半導體材料構成,在組合時我們把P型材料放兩邊,N型材料放中間,我們叫叫這種為PNP型三極體,如下圖所示。
N型和P型半導體按照特定的工藝要求組合好後,就會形成一個接觸面,這個接觸面我們稱為PN接面,PN接面確定好後,就在N型和P型這三塊材料分別引出三個電極,這三個電極分別叫發射極E、集電極C和基極B。下面我們用NPN型的三極體作為例子來說明它的工作過程,對於NPN型三極體來說,只要在基極B上加上一個低電壓,這個電壓一般在0.7伏就可以了,就能夠控制較大的電流透過集電極C和發射極E了,這就是我們常說的“以小控大、以弱控強”,這也就是用基極的微小電流去控制集電極和發射極的較大電流,它的實質就是一個電流分配器。它的控制與我們使用的水龍頭或者千斤頂有點類似,比如用水龍頭的閥門就可以控制水龍頭出水量的大小。
三極體的作用我們知道了三極體的簡單工作過程,那麼三極體的作用又有哪些呢?下面與朋友們做一下簡單的盤點,第一點是三極體在類比電路中的應用,首先就是三極體在放大電路中的應用,就像開頭我所講的,收音機的聲音發出,電視機影象的展現都需要三極體的深度參與才能完成,因此三極體的放大作用在類比電路中佔有及其重要的作用。第二點是在數位電路中作為電子開關的作用,在數位電路中主要是透過三極體的飽和與截止的兩個特點,能夠使它工作在飽和狀態,當三極體工作在飽和時,相當於開關閉合一樣,當三極體工作在截止時,就相當於開關斷開一樣,這是三極體在數位電路中的主要作用。
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3 # 電子維修
三極體工作中有三個狀態,截止狀態,放大狀態,飽和狀態。我們常利用三極體的截止狀態和飽和狀態來做無觸點開關,數位電路中常以三極體來做開關電路。類比電路中常常利用三極體的放大狀態來進行訊號的放大。如下圖上圖中就是利用三極體構建的非閘電路,當輸入端為高電平時,三極體進入飽和狀態,輸出端經過三極體接地,為低電平。當輸入端為低電平時,三極體進入截止狀態,輸出端電壓等於電源電壓,輸出為高電平。
如上圖,是利用三極體的放大原理構建的一個擴音器電路,圖中MIC為駐極體話筒,當對著話筒說話時,聲音訊號經過話筒轉換為電訊號,經過耦合電容和基極電阻加到三極體的基極,從而控制三極體的集電極電流做相同的變化,變化的集電極電流在集電極電阻R3上會產生幅度比輸入大的電壓訊號,然後經過輸出端耦合電容至揚聲器,或者下一級放大電路進行放大。
本人才疏學淺,只能使用粗淺的語言來簡單介紹一下三極體,如有錯誤,望不吝賜教。
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4 # 我要努力20769873
對一個裝置我們想用好,就必須懂結構懂效能懂原理。
三極體的結構就是在一塊極薄的矽或鍺上透過一定的工藝做出兩個PN接面構成三層半導體,然後在三層上各引一根導線就是三極體的極電極,基極,和發射極組合形式兩種,NPN和PNP
工作原理
三極體工作必要條件是B極和E極之間施加正向電壓(大小不能超過1V);在C極和E極之間施加反向電壓(此電壓應比eb間電壓較高),若要取得輸出必須施加負載。 當三極體滿足必要的工作條件後,其工作原理如下:
基極有電流流動時。由於B極和E極之間有正向電壓,所以電子從發射極向基極移動,又因為C極和E極間施加了反向電壓,因此,從發射極向基極移動的電子,在高電壓的作用下,透過基極進入集電極。於是,在基極所加的正電壓的作用下,發射極的大量電子被輸送到集電極,產生很大的集電極電流。
基極無電流流動時。在B極和E極之間不能施加電壓的狀態時,由於C極和E極間施加了反向電壓,所以集電極的電子受電源正電壓吸引而在C極和E極之間產生空間電荷區,阻礙了從發射極向集電極的電子流動,因 而就沒有集電極電流產生。在晶體三極體中很小的基極電流可以導致很大的集電極電流,這就是三極體的電流放大作用。
三極體還能透過基極電流來控制集電極電流的導通和截止,這就是三極體的開關作用(開關特性)。
電流放大作用是三極體的主要特徵。
個人心得:我們在測量三極體質量好壞時,別忘了測量白塔值,它能反映電流放大能力的強弱,正常值為30到100之間,有的電器裝置有電流聲就是三極體放大倍數太大引起的。
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5 # 天府520
三極體就是扛杆原理,工作點就是支點,電壓放大就是支點靠左(即輸入端),輸入點小幅度變化,就能在輸出點有更大變化,但撬動的重量有限。電流放大就是支點靠右(即輸出端),輸出幅度不大,但能撬動更重的物體。簡單明瞭吧!
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6 # 餘輝431
半導體三極體,簡稱三極體。它是透過一定的工藝,將半導體材料製成的PN接面結合在一起的固態電子器件。兩個PN接面的結合方式決定三級管的種類。分為N和P型兩種。如下圖的a為N型,b為P型。
三極體的怎麼用,這得看三極體工作在什麼狀態下,三極體有三個工作狀態分別為:截止,放大,飽和。三中工作狀態。
其實我們學三極體的時候,書上很多的空間用來介紹三極體的放大作用,但是在實際的開發中很少用到三極體的放大作用,大部分的時候用它的截止和飽和區,也就是用來當開關用。
上圖介紹了N型三極體作為開關管的應用電路。一般n型開關管把負載接在電源上,p型剛好相反。
僅個人觀點。
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7 # 電子電路設計
三極體是一種控制電流的半導體器件,它的作用是把微弱訊號放大,它是電流放大器件,但是在實際時候通常透過一個電阻將三極體的電流放大作用轉變為電壓放大作用,因此,只要電路引數設定合適,一般輸出電壓可以比輸入電壓高很多倍。它分為三個工作狀態,即截止狀態、放大狀態、飽和狀態。
我們經常說這個三極體是NPN型還是PNP型的,這是根據結構分類的方法,除了根據結構還可以根據材料分類有矽管、鍺管;根據功率分類有小、中、大功率管、根據頻率分類有高頻管、低頻管。
當Ib=0時, Ic→0 ,此時三極體處於截止狀態,相當於開關斷開;
當Ib>0時, Ib電流輕微的變化,會在Ic上幾十甚至幾百倍的放大倍數 ;
當Ib很大時,Ic變得很大時候,Ic無法隨著Ib的增大而增大,此時三極體失去了放大功能,相當於開關導通。
三極體一般主要有兩個作用:
第一個:三極體經常用於開關作用
如圖,以矽二極體導通電壓0.7V為例,只要Vb>0.7V即可使BE間導通,I/O輸出高電平時,三極體處於飽和狀態,此時發射結與集電結均為正偏置,ce兩級間相當“短路”,即呈“開”的狀態;當I/O輸出低電平時,三極體在截止狀態,發射結與集電結均為反偏置,此時相當於“斷開”,即呈“關”的狀態,這就是三極體在開關方面的作用。不過三極體這種作用一般都是小電流小電壓時候用。
第二個:三極體經常用於放大作用
三極體還有一個就是放大作用,一般的微控制器輸出電流的能力有限,有時候直接驅動繼電器有些難,可以透過三極體來控制驅動繼電器。三極體的電流放大作用,基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。如下圖所示:
三極體還有其他作用,比如擴流作用、代換作用等。
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8 # 工控見解
三極體有三種狀態放大截止飽和
這三種狀態在不同的環境下,有不同的用處主要看我們是用在什麼場合,有開關管,有功率管,有放大管,每個有每個的特定作用,並根據,其構成的材質分為npn pnp兩種管型
材料為gui zhe兩中,打不出來就用拼音了,你們能看懂就行,每天需要不斷的學習!
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9 # 手機使用者5835655284
簡單地說以弱控強透過控制b極電流就可以得到較強的c極電流變化(用於放大)無觸點開關控制b極電壓讓 它處於全導通或截止。
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10 # Talk工控白
三極體的簡稱就是晶體三極體,有的叫電晶體、也有的叫半導體三極體,各有各的叫法。三極體是電子電路的重要元器件之一,它的製作過程採用光刻、擴散等工藝在同一塊半導體,比如矽片或者鍺片上透過參雜形成三個區兩個PN接面,然後引出三個電極(管腳)。由兩個N區夾P區的三極體為NPN型三極體,由兩個P區夾N區得的三極體為PNP型三極體。三極體的工作原理
假設拿個好的三極體,那麼就要創造外部條件來滿足三極體的工作。比如是NPN型三極體如上圖,此時需要在NPN型三極體的發射結加正向電壓,在集電結加反向電壓。此時,有Ube>0、Ubc<0,那麼只要用Ubb和Ucc電源來實現偏置就行。因為三極體只要基極有微小電流變化,集電極就會有β.Ib的電流變化,即Ic=βIb。因此,集電極輸出的電訊號是遠大於基極的輸入電訊號。這裡討論的只是三極體放大交流電訊號的外部條件。
三極體內部載流子運動過程,發射區的電子向基區運動。由上述提到發射接結加正向電壓,電子的擴散運動增強而且是有序的擴散。於是發射區的自由電子就不斷的越過發射結這道牆進入基區。因此,形成了發射區電流IEN。發射區的電子跑到基區,發射區電子變少怎麼辦?此時電源UBB就給發射區補充電子,得到電流IE。但是擴散不僅僅只是發射區的電子跑到基區,同時也有基區的空穴也會越過發射結這道牆跑到發射區,形成電流IEP。這裡因為基區參雜濃度實在低,基區的空穴實在太少,因此IEP的電流被忽略掉,即有IE=IEN。又因為上面提到基區參雜濃度低,基區確實很薄,那麼發射區的電子越過發射結跑到基區,由於基區空穴太少,一部分跟基區的空穴複合,一部分又越過集電結跑到集電區。同時UBB又會不斷的向基區補充空穴,就有複合電流IBN。也是因為基區參雜濃度低,因此複合電子很少,那麼IBN是很小的,幾乎忽略。
由此說來,發射區的大部分電子最終都賴在集電區了。由於集電區的集電結加的是反向電壓,有利於少數非平衡的自由電子做漂移運動。此時,基區跑到集電結非平衡的少數電子就在電場力的作用下,幾乎越過集電結這道牆漂移至集電區形成集電極電流ICN。同時,由於集電區少數的空穴和基區的少數電子也要向對方做漂移運動,那麼形成反向飽和電流ICBO。由於ICBO小的可憐,幾乎忽略掉。最終根據共發射極NPN型三極體內部的運動分析得知,IE=IB+IC。
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11 # 幸運鼠105148036
晶體三極體是一種電流放大器件,它是利用基極電流對集電極電流的控制作用,把直流電的能量轉換為強大的集電極電流。晶體三極體放大過程實質上是一個以小控大、以弱控強的過程。
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12 # 創客小禾
三極體放大最直觀明瞭例子是一個聲音模擬輸入被三極放大很多倍後輸出,這個放大的電流來自VDD,訊號從積極耦合輸入,極點級做輸出,當有訊號輸入時,積極這個內部開關有微弱變化,三極體內部也會按照訊號強弱來導通極點級到發射級導通變化。
回覆列表
三極體是非常常用的電子元器件,是一種流控型的三端元器件,具有三個引腳,分別為:基極b、發射極e以及集電極c。三極體是由N型半導體和P型半導體構成的,是一個三層結構,根據不同的半導體結構分類,可以分為NPN型三極體和PNP型三極體。三極體的電氣符號如下圖所示。
三極體具有三種工作區域,分別是截止區、放大區和飽和區,從應用上來講具有線性放大和電子開關兩種應用形式。其中,用作線性放大時,三極體工作線上性區;而用作電子開關時,三極體工作在截止區和飽和區。
所以,三極體在應用時,可以用做訊號放大,主要用在類比電路中,如起到小訊號放大的作用,此時具有三種典型的電路,分別是:共基極放大電路、共發射極放大電路以及共集電極放大電路。也可以用作電子開關,主要用於控制負載迴路的導通和關斷,如用於驅動繼電器或者蜂鳴器電路。下面以NPN控制蜂鳴器電路來介紹三極體的工作狀態。
三極體控制有源蜂鳴器是非常基本的電路,是學習微控制器所必須學習的電路,透過該電路可以學習微控制器的GPIO口配置為輸出的情況。所以,該電路在微控制器開發板上非常常見。三極體的基極透過一個限流電阻接微控制器的GPIO,集電極接蜂鳴器,發射極接GND。當微控制器輸出低電平時,NPN三極體截止,蜂鳴器迴路處於斷路狀態,不會發出聲音;當微控制器輸出高電平時,NPN三極體導通,蜂鳴器迴路處於導通狀態,蜂鳴器發出聲音。這樣,即實現了蜂鳴器電路的通斷,又能實現微控制器以弱電流控制強負載的目的。