晶體管原理第五章

晶體管原理第五章歡迎來到晶體管原理第五章的介紹。在本次演示中，我們將介紹晶體管的基本原理、工作模式、構(gòu)造、特性以及廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。什么是晶體管1電子器件晶體管是一種功率和高頻的電子器件，具有放大、開關(guān)、調(diào)制等功能。2代替三極管取代了三極管，成為當前電子電路中不可或缺的關(guān)鍵元器件之一。3微型化程度高晶體管體積小，微型化程度較高，能夠處理更加復(fù)雜的電路。4重要性晶體管的誕生是20世紀最偉大發(fā)明之一，對現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展以及全球科技事業(yè)做出了巨大貢獻。晶體管的工作原理1結(jié)構(gòu)介紹晶體管由三個摻雜硅晶體（P、N、P或N、P、N）構(gòu)成兩個PN結(jié)，其中包括集電極、基極、發(fā)射極。2PN結(jié)特點PN結(jié)在正向偏置下，電子從N區(qū)域注入P區(qū)域，產(chǎn)生空穴，即有電荷載流子流過PN結(jié)。3放大作用通過控制Ib，Ic的變化，可以自由的控制Ic倍數(shù)的變化，實現(xiàn)放大效果。4開關(guān)作用當輸入信號Ib=0時，可以實現(xiàn)開關(guān)作用，把Ic關(guān)閉，增大電路的穩(wěn)定性，防止過流現(xiàn)象。晶體管的構(gòu)造橫截面晶體管主要由三個區(qū)域構(gòu)成，其中包括P區(qū)域、N區(qū)域和P區(qū)域或N區(qū)域，可以轉(zhuǎn)換為兩個PN結(jié)?？v截面晶體管的橫截面展現(xiàn)平面結(jié)構(gòu)，不便觀察結(jié)構(gòu)內(nèi)部分布的情況，縱截面能詳細展示。模型晶體管與三極管相似，由于將電子裝置集成化，故晶體管采用高純度硅單晶體片制作，并采用多種尺寸、形狀設(shè)計，以后通過敷銅片連接，而形成所需電路和功能。pnp型和npn型晶體管的區(qū)別類型為何成立電流方向作用方式pnp型n型半導(dǎo)體外加p型半導(dǎo)體，與pnp三極管相同，只是在基區(qū)摻雜n型半導(dǎo)體層電流從集電極發(fā)出，經(jīng)由基極控制發(fā)射極的電流輸出電壓為負數(shù)時，收集器與發(fā)射極之間才導(dǎo)通npn型p型半導(dǎo)體外加n型半導(dǎo)體，與npn三極管相同，只是在基區(qū)摻雜p型半導(dǎo)體層電流從發(fā)射極發(fā)出，經(jīng)由基極控制收集極的電流輸出電壓為正數(shù)時，集電極與發(fā)射極之間才導(dǎo)通晶體管的內(nèi)蒙特電容和漏極電容內(nèi)蒙特電容當集電結(jié)或基結(jié)正偏時，集電結(jié)或基結(jié)上的空間電荷區(qū)就會變窄，導(dǎo)致空間電荷區(qū)電容變小，晶體管對信號的放大系數(shù)將會變小。漏極電容垂直于漏極上空間中的等電位線就是漏極電容的極板。當晶體管的漏極反偏時，漏極電容將會形成放大作用的反饋回路。晶體管的降阻作用基本電路晶體管放大電路的實質(zhì)是把信號源電流的變化通過晶體管的放大作用轉(zhuǎn)化成大電流的變化。降阻作用晶體管放大電路通過在集電端分配一定電流入基極，以使電流源內(nèi)阻的部分得以放大，進而降低電流源的內(nèi)阻。放大倍數(shù)晶體管的放大倍數(shù)是由其輸入電阻、輸入電流以及負載電阻等組成。基礎(chǔ)電路可以通過改變這些因素來改變增益。晶體管的輸入與輸出特性1輸入特性輸入電壓越大，所控制電流變化越大。輸入越大，輸出電流也相應(yīng)的變化提高。2輸出特性由于晶體管是一種受控電流源，電流變化由輸入電壓控制，晶體管的輸出特性通常是與輸出電流和輸入電壓之間的某種關(guān)系。晶體管的工作點及偏置工作點工作點是指晶體管在直流電路中正常工作所必需的偏置。工作點穩(wěn)定，才能保證晶體管在失真范圍內(nèi)工作?；鶚O偏置基極偏置可以調(diào)整工作點使其達到穩(wěn)定。基極偏置電流對工作點的影響與晶體管類型,放大倍數(shù),溫度和電源電壓有關(guān)。晶體管的失真偏置失真當額定信號不對稱時，導(dǎo)致直流工作點發(fā)生移動，從而影響功放的正常工作，引起偏置失真。交調(diào)失真當集電結(jié)或基結(jié)正偏時，集電結(jié)或基結(jié)上的空間電荷區(qū)就會變窄，導(dǎo)致空間電荷區(qū)電容變小，晶體管對信號的放大系數(shù)將會變小。反向失真反向失真又稱換響失真。主要指電壓、電流在經(jīng)過晶體管后，在出現(xiàn)噪聲、變形等異常情況。熱失真在晶體管正常工作時由于工作環(huán)境因素的嚴酷，會導(dǎo)致晶體管內(nèi)部發(fā)熱，從而引起失真情況。晶體管的直流特性1輸出特性曲線輸出特性曲線是指電路中不同工作點，輸出電流與輸入電壓之間的關(guān)系曲線。2載流線載流線是指晶體管工作點隨負載線的改變而移動的軌跡。晶體管的交流特性輸入信號交流輸入信號既可以是看得到的縱波波形信號，也可以是看不見的無線電波。信號放大晶體管放大器是一種消息信號放大器，可以使輸入的較小的交流信號放大幾百倍，經(jīng)過擴大后均衡輸出，便于驅(qū)動載荷。頻率響應(yīng)晶體管的頻率響應(yīng)是指輸入信號在特定頻率下輸出電流的響應(yīng)。對于一些特殊的應(yīng)用，對頻率響應(yīng)的適應(yīng)性要求比較高。噪聲對晶體管電路的影響1內(nèi)部噪聲晶體管在放大信號時，實際上所有的器件都會產(chǎn)生噪音信號，也就是所謂的內(nèi)部熱噪聲。2外部噪聲外部噪聲多與傳輸介質(zhì)有關(guān)，例如屏蔽不當所產(chǎn)生的噪聲。3減小噪音電路選擇好晶體管型號，設(shè)置合理控制電流，采用低轉(zhuǎn)移阻抗的收音機，以及合理的信號傳輸介質(zhì)，可以降低噪音系數(shù)。晶體管的溫度和頻率特性溫度特性晶體管隨環(huán)境溫度的變化，會引起工作點偏移，而出現(xiàn)失真，降低放大倍數(shù)，影響放大器性能。頻率特性晶體管放大器的輸出增益會隨頻率的增加而下降，越高頻的信號被放大器放大后，增益就越小。晶體管的應(yīng)用于放大器電路結(jié)構(gòu)圖晶體管制成的放大器電路結(jié)構(gòu)圖，這樣的放大器用來放大輸入端的信號。主要應(yīng)用范圍廣泛用于各種手機、MP3、錄音機等消費電子產(chǎn)業(yè)中。音樂功放器我們可以使用電子元器件來制作出更為高效和巧妙的音樂功放器。晶體管的應(yīng)用于開關(guān)1晶體管開關(guān)晶體管開關(guān)作為高壓、大電流開關(guān)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用，有很好的控制性能和壽命。2智能電網(wǎng)通過晶體管的開關(guān)控制可以實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的多種功能監(jiān)測和控制，包括電流負載、電壓調(diào)制和其他監(jiān)測參數(shù)。3電子鎖通過晶體管的開關(guān)控制，可以實現(xiàn)車輛或樓宇電子密碼鎖、門窗智能鎖和防盜防火系統(tǒng)等現(xiàn)代化的萬能開關(guān)門。晶體管的應(yīng)用于邏輯電路與非門電路通過組合晶體管邏輯門電路，實現(xiàn)高效計算，是很多計算機芯片的核心基礎(chǔ)設(shè)計。數(shù)字電路數(shù)字電路主要應(yīng)用于翻轉(zhuǎn)運算（比如二進制計算），以及其他基礎(chǔ)模塊的運行（比如計算加、減、乘、除）。橋電路橋電路通過不同晶體管的開關(guān)控制依次進行狀態(tài)變化，實現(xiàn)了邏輯電路中的多種功能組合操作。閘電路應(yīng)用于頻率分制式電路、多諧振蕩器、計數(shù)器等基本電路，廣泛應(yīng)用于各種場合。晶體管的應(yīng)用于振蕩器LC振蕩器LC振蕩器是一種使用場景非常廣泛的振蕩器，也是晶體管電路中的一個重要應(yīng)用。振蕩器的波形特點通過晶體管的反饋環(huán)，產(chǎn)生自激式震蕩，從而產(chǎn)生波形電壓變化。應(yīng)用場景廣泛應(yīng)用于無線電技術(shù)、通訊、雷達等領(lǐng)域，包括廣播發(fā)射、電視接收等方面。晶體管的歷史及發(fā)展120世紀發(fā)明之一晶體管的誕生是20世紀最偉大發(fā)明之一，在迅猛發(fā)展的電子制造業(yè)中起到了不可或缺的作用。2誕生及原理1948年12月16日，沃爾頓和肖克利在美國貝爾實驗室發(fā)現(xiàn)了P-N結(jié)，創(chuàng)造了三極管技術(shù)之前的眾多理論。3發(fā)展歷程從晶體管的最開始到今天，經(jīng)歷了70多年的發(fā)展，隨著時代的發(fā)展，晶體管得到了越來越廣泛的應(yīng)用。晶體管與集成電路的關(guān)系集成電路的誕生20世紀60年代，隨著實驗室中微觀數(shù)學(xué)理論的發(fā)展，人們得以實現(xiàn)芯片級的元器件制造。晶體管的應(yīng)用晶體管是現(xiàn)代集成電路元器件的基礎(chǔ)元器件，如今幾乎所有的電子設(shè)備都采用量產(chǎn)的集