NPN、PNP型三极管的工作原理是什么?
NPN型三极管和PNP型三极管这是按三极管按结构分类的,NPN型是两块N型半导体以及一块P型半导体组成,如下图左图;而PNP型三极管一块N型半导体以及两块P型半导组成,如下图右图。作为电流放大器件,它有三个电极,分别是集电极C,基极B,发射极E。
NPN型三极管的工作原理
如下图所示,定义:从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流IB,从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。注意的是:这两个电流的方向都是流出发射极的。以硅管为例,基极B电流在输入电压 大到一定值产生,基极电流的变化,会引起集电极电流很大的变化,同时变化满足一定的比例关系:Ic=βIB,β叫做三极管的放大倍数,这就是三极管的放大作用,这时候是发射极正偏、集电极反偏,此时处于线性区,但是随着电流的增大,增大到无法再大的程度时候就会进入饱和区,除了放大区和饱和区其实还有一个区,那就是截止区,这是三极管没有导通时候的状态。
PNP型三极管的工作原理
PNP型三极管的工作原理与NPN型工作原理其实差不多,只不过导通时候发射极E极电流流向基极B
三极管应用
三极管是由P型半导体和N型半导体所构成的半导体元器件,根据内部结构不同,可以分为NPN三极管和PNP三极管。NPN三极管是由两块N型半导体和一块P型半导体构成的;PNP三极管是由两块P型半导体和一块N型半导体构成的。其内部结构 如下图所示。
三极管具有三个电极,分别为基极、发射极和集电极,NPN三极管和PNP三极管中电流的方向是不同的,其电流方向如下图所示。
有了上边的理论作为铺垫后,下面介绍其工作原理。
三极管具有三个工作状态/区域:截止区,放大区,饱和区。三极管被用作开关时,需要工作在截止区和饱和区,如果工作在放大区,则满足IC=β*IB这个关系,这也是三极管具有放大电流作用的原因。以NPN为例介绍工作状态和原理。
当发射结电压小于其截止电压,并且基极电流为零时,流过发射集的电流几乎为零(大约为ICEO电流),这时三极管工作在截止状态。
增大加在发射结上的电压,使其大于截止电压使发射极正偏而集电结反偏,这时候集电极的电流和基极电流满足IC=β*IB这个线性关系,即实现电流的放大作用,三极管工作在放大区。
继续增大发射结的电压,使基极电流增大到一定程度后,发射极的电流不再增大而是维持在某一个附近。这时表明三极管已经处于饱和状态。
三极管在应用时,都是根据不同的应用需求,而选择让其工作在某个不同的区域。
以共发射极电路为例,三极管基本工作原理是,用基极小电压、电流变化,控制集电极大的电流变化,进而在集电极电阻上获得大的电压变化。PNP型三极管发射极接电源正极,NPN型三极管发射极接电源负极,二者静态电流方向不同。
从题目所提说到的电子元器件是三极管,是电子电路中核心电子元器件之一。三极管也叫半导体三极管或双型晶体管或晶体三极管。能把微弱的电流信号放大成幅值较高的电信号,还能用做无触点开关。
NPN型三极管,简单看它就是有两块N型半导体和一块P型半导体组成三极管。因为半导体有两种载流子,以电子导电为主的半导体为N型半导体(极性为负),以空穴导电为主的半导体为P型半导体(极性为正)。
NPN型三极管工作原理,在电子电路中,NPN型三极管有共发射极、共集电极、共基极三种接法。
以习惯的共发射极接法举例:基极(Ib)、集电极(Ic)、发射极(Ie),Ic=βIb,如下图所示。
当VBB有微弱变化,Ib也会随之变化。因为集电极Ic受到Ib的控制,Ib越大则Ic也越大,反之越小。由于Ic的变化比Ib大的多,因此Ic的变化量跟Ib变化量比叫做三极管放大倍数β(β一般为几十到几百),也是三极管的放大作用。从Ib流至Ie的电流称作基极电流(Ib),从Ic流至Ie的电流称作集电极电流(Ic)。
例如一台电容式压力变送器。当测量压力变化则作用于隔离膜片和填充液,从而改变可动极板跟固定极板之间距离,引起一侧电容增加,另一侧电容减少,得到的差动电容容量通过引线转换电路。在转换电路中的三极管就发挥它的作用,在基极加偏置电阻有Ib=VBB÷RB。前提还要保证集电极有一定的电流(I),此时需要增加一个偏置电阻和提供电源VCC,得I=VCC÷RC。
假设一台电容式压力变送器,当压力变送器传感器检测到压力发生变化就会得到差动电容的变化,再引线至转换电路,VBB就会变化,VBB发生变化则Ib也随之变化,再通过三极管的放大则集电极电流Ic也变化,将得到的Ic,此时的Ic就是放大电路放大后的信号,再把Ic输出做进一步处理,通过变送器就地显示压力值或者从变送器输出标准电流信号(4-20mA)送至二次仪表控制、显示等。这里用到的就是三极管的放大作用。
判断三极管是浅度饱和还是深度饱和还是截止状态。若Ibβ>Ic,浅度饱和、若Ibβ>>Ic,深度饱和,若Ibβ=0,则Ic=0,截止状态。
假如把集电极上的偏置电阻换成灯泡,那么此时的三极管在开关电路中工作,就当做一个无触点开关用。当0<Ibβ<=Ic,Ibβ从0到IC增大,则灯泡慢慢变亮,当Ibβ>Ic时,灯泡完全变亮,若Ibβ>>Ic,反而会影响其开关速度。三极管PNP型原理跟NPN型三极管一样,只是发射极的电流方向发生了改变。
NPN、PNP三极管根据不同的工作区,可以用做电子开关、负载驱动及信号放大
三极管其实是由两个PN结组成的一个半导体器件,分为NPN型和PNP型,可以把微弱的信号放大。
三极管有基极(b)、集电极(c)、发射极(e)三个引脚;有截止区、放大区、饱和导通三个工作区
- NPN型三极管由两块N型和一块P型半导体夹在一起组成
- PNP型三极管由两块P型和一块N型半导体夹在一起组成
- 让三极管工作在不同的工作区,有不同的作用
三极管的信号放大作用
让三极管工作在放大区,可以起到电流放大作用,以NPN为例,NPN进入放大区必须b-e的PN结处于正偏,b-c的PN结反偏,β是三极管的放大倍数。
- Vb<Vc
- Vb>Ve
- Ic=β*Ib
- Ie=Ib+Ic
微弱的信号输入,经过三极管放大,就可以得到幅度较大的信号了
三极管的开关作用
当两个PN结都正偏,并且Uce<=Ube时,三极管开始饱和导通,Ic=β*Ib,这时候用很少的Ib电流就可以控制负载需的Ic电流了。常用于控制LED、直流马达、蜂鸣器、继电器这些器件的工作。
当两个PN结反偏时,三极管截止,就可以控制负载停止工作 了。
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三极管四种工作原理?
三极管的工作原理:三极管,全称为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件,其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。三极管具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。
三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面,有pnp和npn两种组合。三个接出来的端点依序称为射极(emitter,
E)、基极(base,
B)和集极(collector,C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中性的p型区和n型区隔开。
EB接面的空乏区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,故本身是不导通的。没外加偏压,和偏压在正向活性区两种情形下,电洞和电子的电位能的分布图。
三极管和两个反向相接的pn二极管最大的不同部分就在于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例,射极的电洞注入基极的n型中性区,马上被多数载体电子包围遮蔽,然后朝集电极方向扩散,同时也被电子复合。当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时,会被此区内的电场加速扫入集电极,电洞在集电极中为多数载体,很快藉由漂移电流到达连结外部的欧姆接点,形成集电极电流IC。
标签: pnp三极管工作原理