发布时间 : 星期二 文章LED循环灯电路的设计及仿真任务书 - 图文更新完毕开始阅读3bba5b966137ee06eef91800
塔里木大学信息工程学院课程设计
3(a)
射极注入基极的空穴流大小是由EB接面间的正向偏压大小来控制，和二极体的情形类似，在启动电压附近，微小的偏压变化，即可造成很大的注入电流变化。更精确的说，三极管是利用VEB（或VBE）的变化来控制IC，而且提供之IB远比IC小。npn三极管的操作原理和pnp三极管是一样的，只是偏压方向，电流方 向均相反，电子和空穴的角色互易。pnp三极管是利用VEB控制由射极经基极，入射到集电极的空穴，而npn三极管则是利用VBE控制由射极经基极、入射到集电极的电子。三极管在数字电路中的用途其实就是开关，利用电信号使三极管在正向活性区（或饱和区）与截止区间切换，就开关而言，对应开与关的状态，就数字电路而言则代表0与1（或1与0）两个二进位数字。若三极管一直维持偏压在正向活性区，在发射极与基极间微小的电信号（可以是电压或电流）变化，会造成射极与集电极间电流相对上很大的变化，故可用作信号放大器。 工作原理
晶体三极管（以下简称三极管）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，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。 对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控
第 9 页 共 32 页
塔里木大学信息工程学院课程设计
制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic，这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β= △Ic/△Ib。式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 NPN三极管放大时管子内部的工作原理：
1、发射区向基区发射电子（形成发射极电流）
发射结施加正向电压且掺杂浓度高，所以发射区多数自由电子越过发射结扩散到基区，发射区的自由电子由直流电源补充，从而形成了发射极电流。（同时，基区的多数载流子也会扩散到发射区，成为发射极电流的一部分。由于基区很薄，且掺杂浓度较低，因此由基区多数空穴形成的电流可以忽略不计。）
2、自由电子在基区和空穴复合，形成基区电流，并继续向集电区扩散
自由电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合（基区中的空穴由直流电源补充），扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。
3、集电区收集自由电子，形成集电极电流
由于集电结加反向电压且面积很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。
4 三极管工作状态
NPN 型,当B与E之间电压Vbe>0.5V时,如果三个管脚电压关系是Vc>Vb>Ve,则会
第 10 页 共 32 页
塔里木大学信息工程学院课程设计
处於放大状态;如果是Vb>Vc>Ve 则会处於饱和状态(相当於开关);如果此时Ve>Vc则仍会处於截止状态.
PNP 型,当B和E之间电压Veb>0.5V时,如果三个管脚电压关系是Ve>Vb>Vc,则会处於放大状态;如果是Ve>Vc>Vb则会处於饱和状态(相当於开关);如果此时Vc>Ve则仍会处於截止状态.
注:三极管放大状态时,导通能力大小由基极电流Ib决定,因此三极管是电流控制型元件. 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
电流放大倍数。 VCEO
集电极发射极反向击穿电压，表示临界饱和时的饱和电压。 PCM
最大允许耗散功率。 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。 三极管的分类
晶体三极管的种类很多，分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。
1）按材料和极性分有硅材料的NPN与PNP三极管，锗材料的NPN与PNP三极管。 2）按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。
3）按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。 4）按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。 5）按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。
第 11 页 共 32 页
塔里木大学信息工程学院课程设计
6）按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。 电极和管型的判别
目测法
一、管型的判别 一般，管型是NPN还是PNP应从管壳上标注的型号来辨别。依照部分标准，三极管型号的第二位（字母），A、C表示PNP管，B、D表示NPN管（A、B表示锗管（Ge)，C、D表示硅管（Si）），例如：
3AX 为PNP型低频小功率管（Ge) 3BX 为NPN型低频小功率管（Ge) 3CG 为PNP型高频小功率管（Si) 3DG 为NPN型高频小功率管（Si) 3AD 为PNP型低频大功率管（Ge) 3DD 为NPN型低频大功率管（Si) 3CA 为PNP型高频大功率管（Si) 3DA 为NPN型高频大功率三级管（Si) 此外有国际流行的9011～9018系列高频小功率管，除9012和9015为PNP管外，其余均为NPN型管。
二、 管极的判别
常用中小功率三极管有金属圆壳和塑料封装（半柱型）等外型。 指针式万用表
三极管内部有两个PN结，可用万用表电阻档分辨e、b、c三个极。在型号标注模糊的情况下，也可用此法判别管型。
① 基极的判别
判别管极时应首先确认基极。对于NPN管，用黑表笔接假定的基极，用红表笔分别接触另外两个极，若测得电阻都小，也就是测量指针的偏转角度大；而将黑、红两表笔对调，测得电阻均较大，也就是测量指针的偏转角度小，此时假定极就是基极。PNP管，情况正相反，测量时两个PN结都正偏（电阻均较小）的情况下，红表笔接基极。
实际上，小功率管的基极一般排列在三个管脚的中间，可用上述方法，分别将黑、红表笔接基极，既可测定三极管的两个PN结是否完好（与二极管PN结的测量方法一样），又可确认管型。
② 集电极和发射极的判别
确定基极后，假设余下管脚之一为集电极c，另一为发射极e，用手指分别捏住c极与b极（即用手指代替基极电阻Rb）。同时，将万用表两表笔分别与c、e接触，若被测管为NPN，则用黑表笔接触c极、用红表笔接e极（PNP管相反），观察指针偏转角度；然后
第 12 页 共 32 页