晶體管和二極管區別

首先說(shuō)明一下：晶體管，就是指的半導體器件，二極管也是晶體管里的一種。下面我們詳細介紹一下二極管和三極管的特性及功能原理。

半導體二極管及其特性

　　半導體二極管按其結構和制造工藝的不同，可以分為點(diǎn)接觸型和面接觸型兩種。

　　點(diǎn)接觸二極管是在P型硅晶晶體或N型鍺晶體的表面上，安裝上一根用鎢或金絲做成的觸針，與晶體表面接觸而成，然后加以電流處理，使觸針接觸處形成一層異型的晶體。很據所用金屬絲的不同，分別稱(chēng)之為鎢鍵二極管和金鍵二極管。國產(chǎn)2APl一7和2APll—17型半導體二極管即屬此類(lèi)。但前者觸針是鎢絲，后者是金絲。

　　面接觸型二極管多數系用合金法制成。在N型鍺晶體的表面上安放上一塊銦，然后在高溫下使一部分鍺熔化于銦內。接著(zhù)將溫度降低，使熔化于姻內的鍺又沉淀而出，形成P型晶體。此P型晶體與末熔化的N型晶體組成P—N結。

　　點(diǎn)接觸型半導體二極管具有較小的接觸面積，因而觸針與阻擋層間的電容餃小(約1微微法)；而面接觸型二極管的極間電容較大，約為15一20微微池。因此，前者適合于在頻率較高的場(chǎng)合工作，而后者只適宜于頻率低于50千赫以下的地方工作；另外前者允許通過(guò)的電流小，在無(wú)線(xiàn)電設備中宜作檢波用，后者可通過(guò)較大之電流，多用于整流。
常用的半導體二極管其特性指標參數意義如下：

　　1.工作頻率范圍f(MHz)：指由于P—N結電容的影響，二極管所能應用的頻率范圍。

　　2.最大反向電壓Vmax(V)：指二極管兩端允許的反向電壓，一般比擊穿電壓小。反向電壓超過(guò)允許值時(shí)，在環(huán)境影響下，二極管有被擊穿的危險。

　　3.擊穿電壓VB(V)：當二極管逐漸加上一定的反向電壓時(shí)，反向電流突然增加，這時(shí)的反向電壓叫反向擊穿電壓。這時(shí)二極管失去整流性能。

　　4.整流電流I(mA)I指二極管在正常使用時(shí)的整流電流平均值。

晶體三極管的結構和類(lèi)型

　　 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結把正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，如圖從三個(gè)區引出相應的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。
　　 發(fā)射區和基區之間的PN結叫發(fā)射結，集電區和基區之間的PN結叫集電極?；鶇^很薄，而發(fā)射區較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結在正向電壓下的導通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類(lèi)型。

晶體三極管及其工作原理

　　晶體三極管系由倆個(gè)P—N結組合而成。根據組合方式的不同，有PNP型及NPN型兩種。它們的工作原理是完全相同的。
　　晶體三極管的制造方法有生長(cháng)法、合金法和擴散法等數種。出于生長(cháng)法工藝復雜，質(zhì)量控制困難，目前已被淘汰。合金法工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，目前多采用此法生產(chǎn)。國產(chǎn)3AXl—5型晶體管即采用合金法制成。合金法制成的晶體管的缺點(diǎn)是結的厚度不易精確控制，因而工作頻率不高。
　　擴散法的優(yōu)點(diǎn)是P—N結的厚度可以精確控制，能獲得很薄的擴散層，因而工作頻率可以大大提高。國產(chǎn)3AGll一14即屬此型，適易在高頻下工作。
　　晶體三極管共有三個(gè)不同的導電區域，例如兩個(gè)P型區夾著(zhù)一個(gè)N型區(P—N—P)，或兩個(gè)N型區夾著(zhù)一個(gè)P型區N一P—N)，就做成了晶體三極管的基本部分——管芯。在每?jì)蓚€(gè)導電區之間都形成一個(gè)P—N結，所以無(wú)論是哪一種晶體三極管，都含有兩個(gè)P—N結。按照它們不同的作用，分別叫做發(fā)射結和集電結。兩個(gè)結把一塊完整的晶體分成三個(gè)區。如果兩邊是空穴導電的P型區，而中間是電子導電的N型區，我們就稱(chēng)它為P—N—P型晶體三極管，反之，如果兩邊是N型區，中間是P型區，就叫N—P—N型晶體三極管。晶體三極管的三個(gè)區域，根據作用的不同，分別叫做發(fā)射區、基區和集電區，它們是三極管的三個(gè)電極，分別叫做發(fā)射極、基極和集電極。為方便起見(jiàn)，常以拉丁字母e、b、c表示。
　　晶體三極管的工作原理基本上可以用它的放大作用來(lái)解釋。因為，放大原理是晶體管一切工作的基礎。
　　我們知道，在P一N結兩端不加電壓，電子和空穴的擴散受P—N結勢壘電壓的阻止，無(wú)法繼續進(jìn)行。還知道：加正向電壓可使P—N結阻擋層勢壘電壓降低，擴散就能夠繼續進(jìn)行；如果加反向電壓，將增高勢壘電壓，擴散就停止。
　　現在假定：在晶體三極管的發(fā)射結加正向電壓(P區接電池正極，N區接負極)，集電結加反向電壓(P區接電池負極，N區接正極)。這時(shí)，發(fā)射結勢壘降低，擴散能夠進(jìn)行，于是基區的電子跑向左邊的發(fā)射區，發(fā)射區的空八跑向基區。如果用Ib代表從發(fā)射結注入基區的空穴電流，用Ic代表從發(fā)射結注入發(fā)射區的電子電流，那么，從發(fā)射結流出的總電流Ie等于兩者之和。
　　在實(shí)際晶體管中，為了適應需要，人們設法使基區少摻些雜質(zhì)，所以它的電子遠比發(fā)射區的空穴少，因此電子電流遠小于空穴電流，以至于Ib可以忽略不計，這時(shí)Ie＝Ic。
　這樣一來(lái)，可以明顯地看出，發(fā)射極的作用就是向基區發(fā)射空穴，就好象電子管的陰極是專(zhuān)門(mén)發(fā)射電子一樣。
　　大量的空穴到達基區以后，由于基區做得很簿，空穴很容易渡越基區跑到集電結的邊緣。集電結上加有幾伏甚至幾十伙的反向電壓，這個(gè)電壓對空穴來(lái)說(shuō)是能幫助空穴進(jìn)入集電區的。也就是況，帶正電的空穴一趕到集電結的左邊，就受到集電結右邊P區的負電壓作用，被吸引過(guò)去，然后與外電路的電池送來(lái)的電子復合，形成集電極電流Ic。
　　但是，并不是所有擴散到基區的空穴都能被集電極吸引，形成集電極電流。因為在空穴路過(guò)基區的時(shí)候會(huì )和基區(N型區)的多數載流子—電子互相吸引，和電子復合而消失，加之上述基區也有少量的電子會(huì )跑到發(fā)射區去和空穴復合，形成Ic，這兩種復合都需要由外電路電池供給負電子，所以形成了基極電流Ib。但因為基區很清(厚度只有萬(wàn)分之一米)，空穴穿過(guò)基區的時(shí)間只有幾億分之一秒，所以復合的數量是很小的，絕大部分空穴都達到集電極，故集電極電流Ic幾乎等于發(fā)射極總電流Ie。
　　這是一個(gè)模擬晶體管工作狀態(tài)的FLASH，你現在就可以填入數字或直接按Push開(kāi)始。
　　上面講的是只加固定電壓而未加輸入交流信號的情況。在加入輸入信號之后，加到發(fā)射結上的電壓就等于電池電壓Veb和信號電壓之和，由于信號電壓是不斷變化的，發(fā)射結上的電壓也就隨著(zhù)信號電壓在變動(dòng)，因而引起發(fā)射結阻擋層勢壘的高低也作相應的變化。勢壘高時(shí)，發(fā)射極電流Ie小，勢壘低時(shí)Ie大也就是發(fā)射極電流Ie會(huì )隨著(zhù)輸入電壓變化而變化。發(fā)射極電流Ie大就說(shuō)明到達基區的空穴多，穿過(guò)基區到達集電結的空穴也就多，結果集電極電流Ic也就大，反之，發(fā)射極電流Ie小時(shí)，集電極電流也會(huì )小。同時(shí)，我們也會(huì )想象到發(fā)射極電流Ie大時(shí)，空
穴在基區的復合數目也會(huì )多些，Ie小時(shí)復合也相應少些，復合電流也是變化的。不過(guò)這種變化，由于復合電流本來(lái)就很小，和Ie或1c的變化相比是很小的，可以忽略。在這里我們用△Ie代表發(fā)射極電流的變化數量，用△Ic代表集電極電流的變化數量。
　　若用△R代表發(fā)射結的交變電阻，R代表負載電阻，我們很容易算出電壓放大倍數K。如果以Vo表示集電極電流△Ic在負載R上產(chǎn)生的輸出電壓，Vin表示輸入電壓，那么
　　K=Vo/Vin=(△IcR)/(△Ie△R)≒R/△R
　　由于發(fā)射結上加的是正向電壓，這個(gè)電壓變化一點(diǎn)點(diǎn)，流過(guò)結的電流就會(huì )有很大變化，所以發(fā)射結電阻△R是很小的，一般只有幾十歐。我們知道P—N結的正向電阻很小，而P—N結的反向電阻卻很大，所以集電結的電阻很大，可達幾百千歐。因此負載電阻R也可以用的很大(阻抗匹配)，R一般是幾千歐到幾十千歐，所以R／△R就很大，因此從負載上取出的輸出信號電壓Vc遠比輸入信號電壓Vin大，被放大了很多倍。這就是晶體三極管放大信號的道理。