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  • 晶體管原理-基礎知識與晶體管電路設計
    • 發布時間:2020-04-25 15:36:46
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    晶體管原理-基礎知識與晶體管電路設計
    晶體管是當今電子技術的核心。晶體管的發展導致了世界的許多變化。
    晶體管的引入使我們今天認為理所當然的許多技術:從便攜式晶體管收音機到手機,電腦,遠程操作,我們在當今汽車中理所當然的功能等等。。。。通過晶體管的發明,所有這些以及更多的日常用品都成為可能。
    晶體管原理
    塑料引線晶體管選擇
    今天,晶體管有多種形式。有引線形式的基本晶體管或表面貼裝晶體管。但晶體管也廣泛用于集成電路中。大多數數字IC使用場效應技術,但許多模擬IC使用雙極技術來提供所需的性能。
    晶體管開發
    半導體技術現已成熟,但已使用了一百多年。20世紀初,當第一批無線或無線電設備被使用時,人們注意到了第一個半導體效應。正在研究各種想法作為探測器。熱離子閥或真空管技術于1904年推出,但這些設備價格昂貴,并且還需要通過電池供電。不久之后,發現了Cat's Whisker探測器。這包括放置在多種類型材料中的一種上的細線。這些材料現在稱為半導體,并構成現代電子技術的基礎。
    晶體管歷史記錄:
    雙極晶體管是由貝爾實驗室的三名研究人員發明的:John Bardeen,Walter Brattain和William Schockley。他們一直在研究一種利用場效應控制半導體電流的想法,但他們無法使這個想法發揮作用。他們將注意力轉向另一種可能性,并使用鍺晶片上的兩個緊密間隔的點接觸制作三端子器件。這個想法奏效了,他們能夠證明它在1949年末提供了收益。
    舊的OC71晶體管的圖像 - 這種類型是由大盾于1954年在英國引入的,但生產持續到這個日期到20世紀60年代
    晶體管原理
    舊的OC71晶體管的圖像
    在制定了基本思想之后,采用半導體技術需要一些時間,但一旦實現,它就像我們今天所知的那樣以一種主要方式起飛。
    什么是雙極晶體管
    雙極晶體管需要與場效應晶體管區分開來。雙極晶體管的名稱源于它在操作中同時使用空穴和電子這一事實。場效應晶體管是使用一種或任一類型的電荷載體的單極器件。
    雙極晶體管,或更確切地說是雙極結型晶體管BJT,具有兩個背靠背的二極管結。雙極晶體管有三個端子,分別是發射極,基極和集電極。
    晶體管放大電流 - 雙極晶體管是電流器件,不像熱電子管真空管和FET是電壓器件。流入基極電路的電流影響在集電極和發射極之間流動的電流。
    晶體管電路設計注意事項:
    晶體管是三端器件,提供電流增益。有三種配置可用于晶體管:共發射極,共集電極和公共基極。每個都具有不同的特性,并且通過圍繞這些配置中的一個配置電路,可以實現所需的特性。
    基本晶體管結構
    晶體管是三端器件,由三個不同的層組成。其中兩個被摻雜以給出一種類型的半導體,并且存在相反的類型,即兩個可以是n型和一個p型,或者兩個可以是p型而一個可以是n型。它們是這樣,晶體管的兩個相似層被夾在相反類型的層中。結果,根據它們的組成方式,晶體管被指定為PNP(PNP)類型的NPN(NPN)類型。
    晶體管原理
    晶體管基本結構和電路符號
    廣泛使用的三個電極的名稱,但其含義并不總是被理解:
    • 基極:  晶體管的基極得益于這樣的事實:在早期的晶體管中,這個電極形成了整個器件的基極。最早的點接觸晶體管具有放置在基底材料上的兩個點接觸。該基礎材料形成基礎連接。。。這個名字卡住了。
    • 發射器:  發射器的名稱來自它發射電荷載體的事實。
    • 收集器:  收集器的名稱來自它收集電荷載體的事實。
    對于晶體管的操作,基區非常薄是必要的。在今天的晶體管中,基極通常僅約1μm。事實上,晶體管的基極區很薄,這是器件工作的關鍵
    晶體管原理
    晶體管可以被認為是背靠背放置的兩個PN結。其中之一,即基極發射極結正向偏置,而另一個,基極集電極結反向偏置。已經發現,當使電流在基極發射極結中流動時,即使基極集電極結被反向偏置,在集電極電路中流過更大的電流。
    為清楚起見,采用NPN晶體管的示例。同樣的推理可以用于PNP器件,除了空穴是多數載流子而不是電子。
    當電流流過基極發射極結時,電子離開發射極并流入基極。然而,該區域中的摻雜保持較低,并且可用于重組的孔相對較少。結果,大多數電子能夠直接流過基極區并進入集電極區,被正電位吸引。
    晶體管原理
    基本晶體管工作原理圖
    顯示NPN晶體管的工作原理
    只有一小部分來自發射極的電子與基極區中的空穴結合,從而在基極 - 發射極電路中產生電流。這意味著集電極電流要高得多。
    集電極電流和基極電流之比用希臘符號Β給出。對于大多數小信號晶體管,這可能在50到500的范圍內。在某些情況下,它甚至可以更高。這意味著集電極電流通常是在基極中流動的電流的50到500倍。對于高功率晶體管,B的值稍微小一些:20是相當典型的值。
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