你真的很懂三極管嗎？

　　三極管，全稱(chēng)應為半導體三極管，也稱(chēng)雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結，兩個(gè)PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發(fā)射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

　　三極管的發(fā)明

　　1947年12月23日，美國新澤西州墨累山的貝爾實(shí)驗室里，3位科學(xué)家——巴丁博士、布萊頓博士和肖克萊博士在緊張而又有條不紊地做著(zhù)實(shí)驗。他們在導體電路中正在進(jìn)行用半導體晶體把聲音信號放大的實(shí)驗。3位科學(xué)家驚奇地發(fā)現，在他們發(fā)明的器件中通過(guò)的一部分微量電流，竟然可以控制另一部分流過(guò)的大得多的電流，因而產(chǎn)生了放大效應。這個(gè)器件，就是在科技史上具有劃時(shí)代意義的成果——晶體管。因它是在圣誕節前夕發(fā)明的，而且對人們未來(lái)的生活發(fā)生如此巨大的影響，所以被稱(chēng)為“獻給世界的圣誕節禮物”。這3位科學(xué)家因此共同榮獲了1956年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　晶體管促進(jìn)并帶來(lái)了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內的半導體電子工業(yè)。作為主要部件，它及時(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到應用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。由于晶體管徹底改變了電子線(xiàn)路的結構，集成電路以及大規模集成電路應運而生，這樣制造像高速電子計算機之類(lèi)的高精密裝置就變成了現實(shí)。

　　三極管的含義

　　三極管（也稱(chēng)晶體管）在中文含義里面只是對三個(gè)引腳的放大器件的統稱(chēng)，我們常說(shuō)的三極管，可能是如圖所示的幾種器件。

　　可以看到，雖然都叫三極管，其實(shí)在英文里面的說(shuō)法是千差萬(wàn)別的，三極管這個(gè)詞匯其實(shí)也是中文特有的一個(gè)象形意義上的的詞匯。

　　電子三極管 Triode 這個(gè)是英漢字典里面“三極管”這個(gè)詞匯的唯一英文翻譯，這是和電子三極管最早出現有關(guān)系的，所以先入為主，也是真正意義上的三極管這個(gè)詞最初所指的物品。其余的那些被中文里叫做三極管的東西，實(shí)際翻譯的時(shí)候是絕對不可以翻譯成Triode的，否則就麻煩大咯，嚴謹地說(shuō)，在英文里面根本就沒(méi)有三個(gè)腳的管子這樣一個(gè)詞匯！

　　電子三極管 Triode （俗稱(chēng)電子管的一種）

　　雙極型晶體管 BJT （Bipolar JuncTIon Transistor）

　　J型場(chǎng)效應管 JuncTIon gate FET（Field Effect Transistor）

　　金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管 MOS FET （ Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor）英文全稱(chēng)

　　V型槽場(chǎng)效應管 VMOS （VerTIcal Metal Oxide Semiconductor ）

　　注：這三者看上去都是場(chǎng)效應管，其實(shí)金屬氧化物半導體場(chǎng)效應晶體管 、V型槽溝道場(chǎng)效應管 是 單極（Unipolar）結構的，是和 雙極（Bipolar）是對應的，所以也可以統稱(chēng)為單極晶體管（Unipolar JuncTIon Transistor）

　　其中J型場(chǎng)效應管是非絕緣型場(chǎng)效應管，MOS FET 和VMOS都是絕緣型的場(chǎng)效應管

　　VMOS是在 MOS的基礎上改進(jìn)的一種大電流，高放大倍數（跨道）新型功率晶體管，區別就是使用了V型槽，使MOS管的放大系數和工作電流大幅提升，但是同時(shí)也大幅增加了MOS的輸入電容，是MOS管的一種大功率改進(jìn)型產(chǎn)品，但是結構上已經(jīng)與傳統的MOS發(fā)生了巨大的差異。VMOS只有增強型的而沒(méi)有MOS所特有的耗盡型的MOS管

　　理論原理

　　晶體三極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，（其中，N表示在高純度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導電，而p是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導電）。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

　　對于NPN管，它是由2塊N型半導體中間夾著(zhù)一塊P型半導體所組成，發(fā)射區與基區之間形成的PN結稱(chēng)為發(fā)射結，而集電區與基區形成的PN結稱(chēng)為集電結，三條引線(xiàn)分別稱(chēng)為發(fā)射極e （Emitter）、基極b （Base）和集電極c （Collector）。如下圖所示

　　當b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，集電結處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Eb。

　　在制造三極管時(shí)，有意識地使發(fā)射區的多數載流子濃度大于基區的，同時(shí)基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結正偏，發(fā)射區的多數載流子（電子）及基區的多數載流子（空穴）很容易地越過(guò)發(fā)射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過(guò)發(fā)射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱(chēng)為發(fā)射極電流子。

　　由于基區很薄，加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過(guò)集電結進(jìn)入集電區而形成集電極電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進(jìn)行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibo.根據電流連續性原理得：

　　Ie=Ib+Ic

　　這就是說(shuō)，在基極補充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：

　　β1=Ic/Ib

　　式中：β1--稱(chēng)為直流放大倍數，

　　集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：

　　β= △Ic/△Ib

　　式中β--稱(chēng)為交流電流放大倍數，由于低頻時(shí)β1和β的數值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。

　　α1=Ic/Ie（Ic與Ie是直流通路中的電流大?。?/p>

　　式中：α1也稱(chēng)為直流放大倍數，一般在共基極組態(tài)放大電路中使用，描述了射極電流與集電極電流的關(guān)系。

　　α =△Ic/△Ie

　　表達式中的α為交流共基極電流放大倍數。同理α與α1在小信號輸入時(shí)相差也不大。

　　對于兩個(gè)描述電流關(guān)系的放大倍數有以下關(guān)系

　　三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的巨大變化。

　　三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常通過(guò)電阻將三極管的電流放大作用轉變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?br />

　　放大原理

　　1、發(fā)射區向基區發(fā)射電子

　　電源Ub經(jīng)過(guò)電阻Rb加在發(fā)射結上，發(fā)射結正偏，發(fā)射區的多數載流子（自由電子）不斷地越過(guò)發(fā)射結進(jìn)入基區，形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區多數載流子也向發(fā)射區擴散，但由于多數載流子濃度遠低于發(fā)射區載流子濃度，可以不考慮這個(gè)電流，因此可以認為發(fā)射結主要是電子流。

　　2、基區中電子的擴散與復合

　　電子進(jìn)入基區后，先在靠近發(fā)射結的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區中向集電結擴散，被集電結電場(chǎng)拉入集電區形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因為基區很?。┡c基區的空穴復合，擴散的電子流與復合電子流之比例決定了三極管的放大能力。

　　3、集電區收集電子

　　由于集電結外加反向電壓很大，這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區電子向基區擴散，同時(shí)將擴散到集電結附近的電子拉入集電區從而形成集電極主電流Icn。另外集電區的少數載流子（空穴）也會(huì )產(chǎn)生漂移運動(dòng)，流向基區形成反向飽和電流，用Icbo來(lái)表示，其數值很小，但對溫度卻異常敏感。

　　三極管的分類(lèi)

　　1、材質(zhì)劃分

　　按材質(zhì)劃分，三極管可分為硅管材質(zhì)的三極管和鍺管材質(zhì)的三極管兩種。

　　2、按照結構劃分

　　按照結構劃分，三極管可分NPN型三極管和PNP型三極管兩種。

　　3、按照功能劃分

　　按照功能劃分，三極管可分為開(kāi)關(guān)管、功率管、達林頓管、光敏管等。

　　4、按照功率劃分

　　按照功率劃分，三極管可分為小功率管、中功率管、大功率管三種。

　　5、按照工作頻率分

　　按照工作頻率分，三極管可分為低頻管、高頻管、超頻管三種。

　　6、按照結構工藝分

　　按照結構工藝分，三極管可分為合金管、平面管兩種。

　　7、按照安裝方式分

　　按照安裝方式分，三極管分為插件三極管、貼片三極管兩種。