半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)、特征及應(yīng)用,大學(xué)論文

半導(dǎo)體三極管的結(jié)構(gòu)、特征及應(yīng)用,大學(xué)論文內(nèi)容摘要：近期無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都發(fā)表了一系列有關(guān)對(duì)半導(dǎo)體三極管穩(wěn)壓器分析的言論，和社會(huì)上對(duì)半導(dǎo)體三極管的應(yīng)用到達(dá)了一定的高度，但是，這些沒(méi)有能完全反映出穩(wěn)壓器工作的物理方面，而影響穩(wěn)壓器輸出電壓的因素也表現(xiàn)的不清楚。在本文中，我們就介紹下半導(dǎo)體三極管等其有關(guān)的研究對(duì)象，目的是為了減少在設(shè)計(jì)類似穩(wěn)壓器中所產(chǎn)生的各種困難，以讓三極管在社會(huì)上得到更大的應(yīng)用價(jià)值。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：穩(wěn)壓線路；半導(dǎo)體三極管；穩(wěn)壓三極管；濾波電路；1半導(dǎo)體三極管的定義及構(gòu)造半導(dǎo)體三極管的內(nèi)部有三個(gè)部分。假如半導(dǎo)體三極管的p型半導(dǎo)體，連同該器件內(nèi)部的一部份構(gòu)造，有2個(gè)N型半導(dǎo)體，p型半導(dǎo)體交織排列的三個(gè)區(qū)域，分別為發(fā)射區(qū)，基區(qū)和集電極區(qū)域。來(lái)自三個(gè)區(qū)域的管腳被稱為發(fā)射極、基極和集電極，在合并區(qū)和發(fā)射區(qū)稱為發(fā)射結(jié)。這種構(gòu)造的裝置稱為晶體管。晶體管通常稱為雙極型晶體管〔BJT〕，簡(jiǎn)稱晶體管或三極管。晶體管內(nèi)部有2個(gè)PN結(jié)，在電路中每個(gè)PN結(jié)能夠放大電流，這個(gè)作用被廣泛的應(yīng)用于電子技術(shù)中。由于NPN型半導(dǎo)體材料構(gòu)成晶體管的三個(gè)區(qū)，所以這種構(gòu)造的晶體管被稱作NPN型晶體管，并且用箭頭的方向指示電流方向，發(fā)射結(jié)處于正向偏置。同理，用PNP型材料構(gòu)成的晶體管稱為PNP型晶體管。區(qū)分這兩種晶體管的方式方法是看箭頭方向。這就是三極管的定義和構(gòu)造。2半導(dǎo)體三極管的特征及工作原理半導(dǎo)體三極管按材料分為：鍺管和硅管，每種材料又能夠細(xì)分NPN機(jī)構(gòu)和PNP構(gòu)造，華而不實(shí)NPN型硅管和PNP型鍺管是最常見(jiàn)的三極管〔N代表把磷參加到高純度硅中，磷原子代替部分硅原子，產(chǎn)生電壓，自由電子移動(dòng)構(gòu)成電流。P代表把硼參加到高純度硅中，產(chǎn)生大量空穴導(dǎo)電〕。這兩種三極管的工作原理是一樣的。除了極性電源的工作原理都是一樣的。NPN管，它是在中間的兩個(gè)N型半導(dǎo)體之間夾一個(gè)P型半導(dǎo)體元件，導(dǎo)出的PN結(jié)和基區(qū)之間構(gòu)成可稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)構(gòu)成的PN結(jié)作為集電結(jié)，其分別推出發(fā)射極E,基極B和集電極C,B點(diǎn)電位高于零點(diǎn)電位E時(shí)，發(fā)射結(jié)為正向偏置狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于B點(diǎn)電位幾伏，集電結(jié)反向極化狀態(tài)，集電極電源EC高于基極電源EBO.在制造晶體管中，多數(shù)載流子濃度在發(fā)射區(qū)域是大于基區(qū)的。同時(shí)，基區(qū)做的很薄，而且要嚴(yán)格控制雜質(zhì)的含量，所以一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)的正向偏置，多數(shù)載流子〔電子〕的發(fā)射和基區(qū)的少數(shù)載流子〔空穴〕穿過(guò)發(fā)射結(jié)互相擴(kuò)散，但由于前者的基團(tuán)濃度大于后者，所以發(fā)射電流基本上是電子流，流的電子流稱為發(fā)射極電流。由于很薄的基區(qū)，加上集電極反向偏置，注入的電子進(jìn)入基區(qū)大部分在集電區(qū)，構(gòu)成集電極電流Ic,只要很少〔1-10%〕的電子-空穴在基區(qū)復(fù)合。因而，構(gòu)成基極電流Ibo.兩個(gè)三角洲：Ib原則根據(jù)電流連續(xù)性：Ie=Ib+Ic,Ie基礎(chǔ)小，你能夠得到一個(gè)更大的Ic,這是被稱為電放逐大，Ic和Ib是保持一定的比例關(guān)系，即：1=Ic/Ib型1稱為直放逐大，=Ic/Ib型-稱為溝通電放逐大因子，由于低頻1和的數(shù)值差異不是很大，所以有時(shí)為了方便，不做嚴(yán)格的區(qū)分的值約超過(guò)100.三極管是一種電放逐大裝置，但在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常被用于放大晶體管的電流。3半導(dǎo)體三極管的作用及應(yīng)用半導(dǎo)體三極管是一種控制元件，主要作用是調(diào)節(jié)電流的大小。例如，在連接共發(fā)射級(jí)時(shí)，電流從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接低信號(hào)，當(dāng)較小的改變基極電壓Ub,基極電流Ib也隨之發(fā)生稍微變化，集電極電流Ic受基極電流Ib的影響發(fā)生較大的變化，大的基極電流IB,集電極電流Ic.在較小的基極電流相比，集電極電流也較小，即集電極電流是由基準(zhǔn)電平電流控制。但集電極電流遠(yuǎn)大于基極電流，這是半導(dǎo)體晶體管的放大。與IbIc的變化表示三極管的放大率，半導(dǎo)體三極管放大系數(shù)一般在數(shù)百次，在放大信號(hào)的半導(dǎo)體三極管，先進(jìn)入狀態(tài)，首先一個(gè)適宜的靜態(tài)工作點(diǎn)，也被稱為偏置，否則會(huì)被放大失真在一個(gè)半導(dǎo)體三極管，是連接源之間的電阻，電放逐大轉(zhuǎn)換成電壓放大器：當(dāng)基極電壓Ub上升，IB,IC增加，集成電路的集電極電阻壓降較大，所以三極管集電極電壓下降，而高UB,UC和低UB、UC為三角形態(tài)。按工作頻率分類，低頻管、高頻管；頻率在頻率低于3MHz的電路處理工作的頻率管的頻率能夠到達(dá)幾百兆赫。根據(jù)功率損耗的大小分類，有小功率管和大功率管；一般小功率管的額定功率消耗在下面，而大功率管的額定功率消耗高達(dá)幾十瓦或更多。共射極電放逐大系數(shù)。值一般為20到200之間，這是最重要的參數(shù)來(lái)表征半導(dǎo)體三極管的電放逐大，反向擊穿電壓值，指的是以碳、電子為基礎(chǔ)，加上兩端電壓最大允許值，一般為幾十伏，高電壓和高功率管可到達(dá)1000伏以上。最大集電極電流ICM.指電流值〔通常指的是值下降到3/2的值的值〕作為電流集成電路的半導(dǎo)體三極管的集電極電流的結(jié)果。在超過(guò)ICM工作實(shí)際管道并不一定損壞，但該管的性能會(huì)很差最大管損耗PCM.集電極結(jié)的最大允許功率耗散，這是由半導(dǎo)體三極管的最大結(jié)溫確定。在實(shí)際工作中管的IC和UCE產(chǎn)品小于PCM值，否則會(huì)燒壞管。穿透電流ICEO,指的是半導(dǎo)體三極管基極電流Ib=0,通過(guò)集電極電流Ic.它顯示了該基地是怎樣控制的集電極電流的程度。小功率硅管的暗電流約為0.1A,價(jià)值的鍺管比擬的IcEO大功率硅管大1000倍左右。特征頻率英尺工作頻率對(duì)應(yīng)的手指的值下降到1.FT的實(shí)際工作頻典型值約為FT100MHz到1000MHz.4穩(wěn)壓三極管在電子產(chǎn)品中，三端穩(wěn)壓集成電路有兩種常見(jiàn)的形式，一個(gè)是輸出電壓為正的78**系列，一個(gè)是輸出電壓為負(fù)的79**系列。所謂集成電路指三端集成電路和此調(diào)節(jié)器，只要輸入、輸出端和接地端子三個(gè)引腳組成。集成電路和普通的三極管很像，三系類78端穩(wěn)壓芯片構(gòu)成穩(wěn)壓電源，它的外圍原件少，使用時(shí)方便可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。該系列的穩(wěn)壓電路模型78或者79的輸出電壓用數(shù)字表示，當(dāng)電壓為正6V時(shí)用7806表示；當(dāng)輸出電壓為負(fù)9V時(shí)用7909表示。由于三端集成電路電壓調(diào)節(jié)器使用比擬方便，因而常用于電子產(chǎn)品。并且78xx系列是最常見(jiàn)的應(yīng)用電路，輸出電壓常見(jiàn)5V直流穩(wěn)壓電路，用7805表示。C1、C2分別為輸入和輸出濾波電容，RL為負(fù)載電阻，當(dāng)輸出電流C1較大時(shí)，7805需要配備散熱片，這樣能夠提高電路的輸出電壓。穩(wěn)壓三極管VD1串聯(lián)在78xx穩(wěn)壓器2腳與地之間，這樣能夠在輸出電壓低于穩(wěn)壓值時(shí)，輸出保衛(wèi)三極管將接通，保衛(wèi)電路不受損傷。5整流穩(wěn)壓電路整流電路是將溝通電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓紋波的任務(wù)。小功率整流電路，單相半波，全波橋式和倍壓整流等。這里是前三。為了分析，我們將是三極管作為理想的元素，即三極管的正電阻為零，反向電阻是無(wú)限的。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，它已被廣泛應(yīng)用于單芯片集成電源，具有體積小、可靠性高、使用靈敏、成本低等優(yōu)點(diǎn)。只要最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源的輸入，輸出和公共終端，它被稱為三端集成穩(wěn)壓器。當(dāng)輸出電壓調(diào)到最小，負(fù)載電流最大，C和T1管之間的電壓調(diào)整到最大，電流通過(guò)量是最大的，耗散功率也是最大的。為了降低功耗的T1,我們希望，當(dāng)輸出電壓調(diào)節(jié)器變小，整流器的輸出電壓也相對(duì)變小，以提高電源效率。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓較大時(shí)，電源變壓器的次級(jí)電壓較大，當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓調(diào)整時(shí)，電源變壓器的二次電壓變小。所以，當(dāng)RP改變輸出電壓調(diào)整范圍廣能夠聽(tīng)到機(jī)器自動(dòng)改變變壓器抽頭位置的繼電器產(chǎn)生嗒嗒聲。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，串聯(lián)穩(wěn)壓電路，調(diào)整管工作在放大器，集成電路是非常大的，可以能是非常大的，因而管是非常大的VCE=VI-VO.調(diào)節(jié)管容易損壞，串聯(lián)穩(wěn)壓電路效率不高。而開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，要么是飽和要么被切斷，管消耗很小，電路效率很大。平穩(wěn)的直流電源是大部分電子設(shè)備運(yùn)行的必要條件。在所有的整流電路的后面還必須加上濾波電路，以濾除溝通分量，輸出電壓平穩(wěn)。它通常是用來(lái)使溝通和直流阻抗之間的差異，和過(guò)濾器能夠?qū)崿F(xiàn)。該電容對(duì)直流阻抗大，溝通阻抗小，且與負(fù)載并聯(lián)連接。該電感器的直流阻抗小，所以升與負(fù)載串聯(lián)連接。經(jīng)過(guò)濾波電路后，提高直流分量比，降低了溝通分量的比例，減小了電路輸出電壓波形的波動(dòng)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)。電感濾波電路是在橋式整流電路與負(fù)載間傳入一電感。利用電感對(duì)高頻電流的感抗很大，所以降低負(fù)載電流中的諧波比例，實(shí)現(xiàn)濾波這一結(jié)果。為進(jìn)一步改善濾波特性后面再加一級(jí)電容濾波。以下為參考文獻(xiàn)[1]李特維諾夫，倪兆京。半導(dǎo)體三極管的高頻等效線路[J].電信科學(xué)，1957〔04〕。[2]余孟嘗。半導(dǎo)體三極管的輸入、輸出特性及其開(kāi)關(guān)應(yīng)用[J].電視大學(xué)