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二极管和三极管介绍-二极管和三极管的区别及工作原理详解-KIA MOS管

(英语:Diode),在电子元件中,一种有两个电极的装置,只允许电流从单个方向流动,许多用途是应用其整流功能。变容二极管(Varicap Diode)用作电子可调电容器。我们通常称大多数二极管的电流方向为整流(Rectifying)”功能。二极管最常见的功能是只允许电流通过单个方向(称为顺向偏压),反向阻断 (称为逆向偏压)。所以二极管可以想象成电子版的逆止阀。

早期真空电子二极管;它是一种能单向传导电流的电子设备。半导体二极管内部PN根据外加电压的方向,结两个导线端子,具有单向电流的传导性。一般来说,晶体二极管是由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。空间电荷层在界面两侧形成,形成自建电场。当外加电压等于零时,因为p-n 两侧载流子的浓度差导致扩散电流等于自建电场引起的漂移电流,这也是二极管的正常特性。

早期二极管包括猫须晶体("Cat's Whisker" Crystals)以及真空管(英国称为热游离阀)(Thermionic Valves))。目前最常见的二极管多采用硅或锗等半导体材料。

三极管,全称为半导体三极管,也称为双极晶体管,晶体三极管,是一种控制电流的半导体设备,其作用是将微弱信号放大到更大的电信号, 也用作无触点开关。晶体三极管是电子电路的核心元件,是半导体的基本元件之一。三极管是在一个半导体基板上制作两个相距很近的三极管PN结,两个PN结将整个半导体分为三部分,中间为基区,两侧为发射区和集电区。PNP和NPN两种。

晶体二极管是由p型半导体和n型半导体形成的pn在界面两侧形成空间电荷层,并建立自建电场。当没有外加电压时,因为pn两侧载流子浓度差引起的扩散电流等于自建电场引起的漂移电流。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外部有反向电压偏置时,外部电场和自建电场进一步加强,形成与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加反向电压高到一定程度时,pn结空间电荷层中的电场强度达到临界值,产生大量电子空穴对,产生大值反向击穿电流,称为二极管击穿。pn结的反向击穿可分为齐纳击穿和雪崩击穿。

晶体三极管(以下简称三极管)有两种材料:锗管和硅管。而且每一种都有NPN和PNP两种结构形式,但最常用的是硅NPN和锗PNP两种三极管,N是负面意思(代表英语中文)Negative),N在高纯度硅中加入磷代替某些硅原子,在电压刺激下产生自由电子导电,而P是正极(Positive)是加入硼取代硅,产生大量空穴利于导电)。除了不同的电源极性外,它们的工作原理也是一样的。下面只介绍一下NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管道由一个P型半导体组成,发射区与基区之间形成PN结称为发射结,由集电区和基区形成PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e (Emitter)、基极b (Base)和集电极c (Collector)。如右图所示

二极管和三极管的区别

当b点电位高于e点电位时,发射结处于正偏差状态,而c点电位高于b点电位时,集电结处于反偏差状态,集电极电源Ec高于基极电源Eb。

在制造三极管时,有意识地使发射区部分载流子浓度大于基区,基区很薄,杂质含量应严格控制。这样,一旦接通电源,由于发射结偏差,发射区的大部分载流子(电子)和基区的大部分载流子(空穴)很容易通过发射结相互扩散,但由于前者的浓度基大于后者,发射结的电流基本上是电子流,这种电子流称为发射极电流子。

由于基区很薄,加上集电结的反偏差,大部分注入基区的电子通过集电结进入集电区,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再供应形成基极电流Ibo.根据电流连续性原理:

Ie=Ib Ic

也就是说,在基极补充一个小的Ib,你可以在集电极上得到一个更大的Ic,这就是所谓的电流放大,Ic与Ib即:

β1=Ic/Ib

式中:β1-称为直流放大倍数,

集电极电流的变化△Ic基极电流的变化△Ib之比为:

β= △Ic/△Ib

式中β--它被称为交流电流放大倍数,因为低频β1和β数值差别不大,所以有时候为了方便起见,两者没有严格区分,β价值几十到一百多。

α1=Ic/Ie(Ic与Ie是直流通路中的电流大小)

式中:α也称为直流放大倍数,一般用于共基极组态放大电路,描述了射极电流与集电极电流的关系。

α =△Ic/△Ie

表达式中的α放大交流共基极电流的倍数。α与α输入小信号时差别不大。

描述电流关系的两个放大倍数有以下关系

三极管的电流放大实际上是利用基极电流的微小变化来控制集电极电流的巨大变化。

三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中,三极管的电流放大往往通过电阻转化为电压放大。

1.发射区向基区发射电子

电源Ub经过电阻Rb加在发射结上,发射结正偏,发射区的多数载流子(自由电子)不断地越过发射结进入基区,形成发射极电流Ie。同时,基区的大多数载流子也扩散到发射区,但由于大多数载流子的浓度远低于发射区的载流子浓度,因此可以认为发射结主要是电子流。

2.基区电子扩散与复合

电子进入基区后,先靠近发射结,逐渐形成电子浓度差。在浓度差的作用下,促进电子流向基区集电结扩散,被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。还有一小部分电子(因为基区很薄)与基区空穴复合,扩散电子流与复合电子流的比例决定了三极管的放大能力。

3、集电区收集电子

由于集电结和大反向电压,反向电压产生的电场力将防止集电区电子扩散到基区,并将扩散到集电结附近的电子拉入集电区,形成集电极主电流Icn。此外,集电区的少数载流子(空穴)也会产生漂移,流向基区形成反向饱和电流Icbo它的值很小,但对温度极其敏感。

1、三极管

晶体三极管是半导体的基本部件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心部件。三极管是在一个半导体基板上制作两个非常接近的PN结,两个PN结将正块半导体分为三部分,中间为基区,两侧为发射区和集电区。PNP和NPN两种,

基极b发射极极e和集电极三个区域引出相应的电极c。

在发射区和基区之间PN集电区与基区之间的结称发射结PN称为集电结。发射区很薄,杂质浓度高,PNP三极管发射区"发射"它的移动方向与电流方向一致,因此发射极箭头向内;NPN三极管发射区"发射"是自由电子,其移动方向与电流方向相反,因此发射极箭头向外。向外发射极箭头。也指向发射极箭头PN导通方向在正电压下。硅晶体三极管和锗晶体三极管都有PNP型和NPN两种类型。

三极管的装形式及管脚识别

常用的三极管包装形式有金属包装和塑料包装两类,引脚的排列有一定的规律,

放置在底视图的位置,使三个引脚从左到右形成等腰三角形的顶点e b c;对于中小功率塑料三极管,将其平面朝向自己,三个引脚朝下放置,从左到右依次放置e b c。

国内晶体三极管种类繁多,管脚排列不同。使用中不确定管脚排列的三极管,必须测量确定每个管脚的正确位置,或晶体管使用手册,明确三极管的特点及相应的技术参数和数据。

2、三极管

主要依靠半导体二极管PN结束工作PN不可分割的点接触型和肖特基型也包括在一般二极管中。包括这两种型号,根据PN晶体二极管分类如下:

点接触型

点接触二极管是通过电流法在锗或硅材料的单晶片上压一根金属针形成的。因此,它PN结静电容量小,适用于高频电路。但与面结型相比,点接触二极管的正反向特性较差,不能用于大电流和整流。因为结构简单,价格便宜。

面接触型

面接触或面积二极管PN由于这种二极管合金法或扩散法制成的PN结面积大,能承受大电流,但极间电容也大。适用于整流,而不是高频电路。

键型

键型二极管是在锗或硅的单晶片上熔金或银的细丝形成的。其特点介于点接触二极管和合金二极管之间。与点接触型相比,虽然键型二极管PN结电容量略有增加,但正向特性特别好。多开关有时用于检波和电源整流(不超过50)mA)。在键型二极管中,金丝二极管有时被称为金键型,银丝二极管有时被称为银键型。

合金型

在N锗或硅的单晶片上,通过添加合金锆、铝等金属制成PN结而形成的。正向电压降小,适于大电流整流。因其PN静电容量大,不适合高频检波和高频整流。

扩散型

在高温P型杂质气体中,加热N型锗或硅的单晶片,将单晶片表面的一部分变成P型PN结。因PN结正电压降低适用于大电流整流。 近,使用大电流整流器主流已由硅合金型转移到硅扩散型。

台面型

PN结的制作方法虽然与扩散型相同,但是,只保留PN结及其必要的部分,把不必要的部分用药品腐蚀掉。其剩余的部分便呈现出台面形,因而得名。初期生产的台面型,是对半导体材料使用扩散法而制成的。因此,又把这种台面型称为扩散台面型。对于这一类型来说,似乎大电流整流用的产品型号很少,而小电流开关用的产品型号却很多。

平面型

在半导体单晶片(主要地是N型硅单晶片)上,扩散P型杂质,利用硅片表面氧化膜的屏蔽作用,在N型硅单晶片上仅选择性地扩散一部分而形成的PN结。因此,不需要为调整PN结面积的药品腐蚀作用。由于半导体表面被制作得平整,故而得名。并且,PN结合的表面,因被氧化膜覆盖,所以公认为是稳定性好和寿命长的类型。最初,对于被使用的半导体材料是采用外延法形成的,故又把平面型称为外延平面型。对平面型二极管而言,似乎使用于大电流整流用的型号很少,而作小电流开关用的型号则很多。

合金扩散型

它是合金型的一种。合金材料是容易被扩散的材料。把难以制作的材料通过巧妙地掺配杂质,就能与合金一起过扩散,以便在已经形成的PN结中获得杂质的恰当的浓度分布。此法适用于制造高灵敏度的变容二极管。

外延型

用外延面长的过程制造PN结而形成的二极管。制造时需要非常高超的技术。因能随意地控制杂质的不同浓度的分布,故适宜于制造高灵敏度的变容二极管。

肖特基

基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上,用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是:开关速度非常快:反向恢复时间trr特别地短。因此,能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。

晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如: D5表示编号为5的二极管。

1、作用:二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为:整流二极管(如1N4004)、隔离二极管(如1N4148)、肖特基二极管(如BAT85)、发光二极管、稳压二极管等。

2、识别方法:二极管的识别很简单,小功率二极管的N极(负极),在二极管外表大多采用一种色圈标出来,有些二极管也用二极管专用符号来表示P极(正极)或N极(负极),也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别,长脚为正,短脚为负。

3、测试注意事项:用数字式万用表去测二极管时,红表笔接二极管的正极,黑表笔接二极管的负极,此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值,这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。

晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示,如:Q17表示编号为17的三极管。

1、特点:晶体三极管(简称三极管)是内部含有2个PN结,并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补,所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配对使用。

电话机中常用的PNP型三极管有:A92、9015等型号;NPN型三极管有:A42、9014、9018、9013、9012等型号。

2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用,在常见电路中有三种接法。

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