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晶体管是现代电子产品的基本组成部分之一。在二极管教程中,我们看到简单的二极管由两块半导体材料组成,形成一个简单的pn结。而晶体管是通过背靠背连接两个二极管而形成的三端固态器件。因此,它有两个PN结。
1)截止状态(C):基极电流为零。 2)放大状态(A):发射机结正向偏置(即电压方向为P->N),集电极结反向偏置。 3) 饱和状态(S):发射极结和集电极结均为正向偏置。
在图(a)中,当NPN晶体管的b处没有电压输入时,c和e之间没有电流流动,三极管处于截止状态。 由此可见,基极电流越大,集电极电流越大。也就是说,当一个小电流输入集电极时,集电极可以获得大电流,现在晶体管处于放大状态。在图(b)中,当正电压输入到NPN晶体管的b时,e的N区的负电子被b中P区的正电子吸引。 由于发电厂的作用,它们冲向(扩散)到基区,然而,只有部分负电子与正电子碰撞(复合)产生基极电流, 另一部分负电子聚集在集电极结附近。由于电场的作用,聚集在集电极结中的负电子通过(漂移)集电极结。到达集电极区域后,它与聚集在c(N型半导体端子)中的正电子碰撞,产生集电极电流。 需要注意的是,当基极电流达到一定水平时,集电极电流不再上升。此时,晶体管失去了电流放大效应,集电极和发射极之间的电压非常小。集电极和发射极等效于开关的导通状态。此时,晶体管处于饱和状态。 PNP晶体管的工作原理与NPN晶体管相同,只是偏置电压和电流的方向相反,电子和空穴的作用颠倒了。PNP晶体管使用Veb来控制从发射极区域通过基区入射到集电极区域的正电子,而NPN晶体管使用Vbe来控制从发射极区域通过基区进入集电极区域的负电子。 此外,在低功耗设计中,晶体管控制电路会对电路产生一定的影响。无论是NPN还是PNP,晶体管的PN结都会有漏电流。当I/O控制基极电压时,为了稳定基极电压,一般在NPN开关电路的基极上加一个下拉电阻。在PNP开关电路的设计中,基极增加了一个下拉电阻。上拉和下拉电阻根据控制芯片、晶体管和电路电压进行选择。 |
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