一文读懂三极管的工作原理和应用

泰电子课程 2024-06-28 15:24:41

作为一种应用广泛的双极性晶体管器件,三极管是一种具有放大功能的半导体器件,比较常见的三极管由三层半导体材料组成。双极性晶体管能够放大信号并具有较好的功率控制、高速工作以及耐久能力,在电机、LED驱动器、音频等电路中应用。

1、三极管的工作原理

要想明白三极管如何工作,首先得懂得三极管的组成结构。三极管有三个极,基极、集电极、发射极,发射区和集电区是由重掺杂的半导体材料制成,而基区则是轻掺杂的。

三极管工作原理是基于半导体材料的PN结特性和电荷控制原理,通过控制基极电流,可以实现对集电极和发射极之间电流的放大和开关控制。

三极管的基区复合空穴主要是由基极提供,基极是用于激活晶体管,集电极也就是三极管的正极,收集电荷,发射极是三极管的负极,发射电荷载流子。发射区和集电区与基区之间通过PN结相连。在PNP型中,发射区和集电区是P型半导体,而基区是N型半导体。电流从集电区流向发射区。

2、三极管的应用

三极管的不同工作状态可以作不同用途。例如,三极管工作在线性放大区,可以用于设计线性稳压器,工作在截止区和饱和区,可以用来作开关电源中的开关。三极管在放大器、振荡器、开关电路、逻辑门电路等应用,在音响、电话、扬声器、LED驱动电路等场景使用。

放大作用

当在基极和发射极之间加上一个小的输入信号(电压或电流)时,由于基区很薄且掺杂浓度低,基区中的电荷会迅速改变。这些电荷的变化会影响集电区和发射区之间的电流,从而在集电极和发射极之间产生一个放大了的输出信号。

开关作用

当基极电流为零时,三极管处于截止状态,集电极和发射极之间几乎没有电流流过。当基极电流增加到一定程度时,三极管进入饱和状态,集电极和发射极之间的电流达到最大值。通过控制基极电流,可以使三极管在截止和饱和状态之间切换,从而起到开关的作用。

NPN三极管的电流是往管子内流,即基极和集电极电流流向发射极,NPN管子,Uc > Ub > Ue 即此时发射极电位最低,集电极电位最高。

以合科泰生产的两款NPN三极管S8050和S9013为例,它们具有各自的特性和应用场景。

合科泰生产的这款NPN三极管S8050具备高频放大能力,在电话和音响中广泛应用。它集电极基极能承受最大电压40V,发射极基极承受最大电压5V,最大放大倍数达400,耗散功率0.3W。

(S9013LED驱动电路中的应用)

合科泰生产的另一款NPN三极管S9013是一款中功率三极管,具有强大的放大能力,在音响中广泛应用。它集电极基极能承受最大电压40V,发射极基极承受最大电压5V,最大集电极电压0.5A,最大放大倍数达400,耗散功率0.3W。

S8050和S9013三极管的区别是,一个是高频三极管,一个是低频三极管,客户可以根据自己的使用场景选择合适的管子。

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