二極管種類有很多,按照所用的半導(dǎo)體材料,可分為鍺二極管(Ge管)和硅二極管(Si管)。根據(jù)其不同用途,可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開(kāi)關(guān)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu),又可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。點(diǎn)接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面,通以脈沖電流,使觸絲一端與晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起,形成一個(gè)“PN結(jié)”。由于是點(diǎn)接觸,只允許通過(guò)較小的電流(不超過(guò)幾十毫安),適用于高頻小電流電路,如收音機(jī)的檢波等。面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大,允許通過(guò)較大的電流(幾安到幾十安),主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。
平面型二極管是一種特制的硅二極管,它不僅能通過(guò)較大的電流,而且性能穩(wěn)定可靠,多用于開(kāi)關(guān)、脈沖及高頻電路中。
三極管晶體三極管的結(jié)構(gòu)和類型晶體三極管,是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種,從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極,分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。
發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié),集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極?;鶇^(qū)很薄,而發(fā)射區(qū)較厚,雜質(zhì)濃度大,PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴,其移動(dòng)方向與電流方向一致,故發(fā)射極箭頭向里;NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子,其移動(dòng)方向與電流方向相反,故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。
三極管的封裝形式和管腳識(shí)別
常用三極管的封裝形式有金屬封裝和塑料封裝兩大類,引腳的排列方式具有一定的規(guī)律,
底視圖位置放置,使三個(gè)引腳構(gòu)成等腰三角形的頂點(diǎn)上,從左向右依次為e b c;對(duì)于中小功率塑料三極管按圖使其平面朝向自己,三個(gè)引腳朝下放置,則從左到右依次為e b c。
目前,國(guó)內(nèi)各種類型的晶體三極管有許多種,管腳的排列不盡相同,在使用中不確定管腳排列的三極管,必須進(jìn)行測(cè)量確定各管腳正確的位置,或查找晶體管使用手冊(cè),明確三極管的特性及相應(yīng)的技術(shù)參數(shù)和資料。
晶體三極管的電流放大作用
晶體三極管具有電流放大作用,其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來(lái)控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù),用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來(lái)說(shuō)是一個(gè)定值,但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。
晶體三極管的三種工作狀態(tài)
截止?fàn)顟B(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓,基極電流為零,集電極電流和發(fā)射極電流都為零,三極管這時(shí)失去了電流放大作用,集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài),我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。
放大狀態(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓,并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí),三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置,集電結(jié)反向偏置,這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用,使三極管具有電流放大作用,其電流放大倍數(shù)β=ΔIc/ΔIb,這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。
飽和導(dǎo)通狀態(tài):當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓,并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí),集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大,而是處于某一定值附近不怎么變化,這時(shí)三極管失去電流放大作用,集電極與發(fā)射極之間的電壓很小,集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低,就能判別三極管的工作狀態(tài),因此,電子維修人員在維修過(guò)程中,經(jīng)常要拿多用電表測(cè)量三極管各腳的電壓,從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。
發(fā)光二極管LED,組成的顯示屏,每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管,通過(guò)控制電路控制二極管的亮與滅來(lái)控制點(diǎn)的發(fā)光,從而使整個(gè)大屏幕顯示圖案。
液晶顯示器LCD最常見(jiàn)的就是TFT類型的,它是由光源,液晶光柵,和控制芯片組成,他的光源是常亮的白色強(qiáng)光,當(dāng)光線通過(guò)液晶光柵(液晶屏)的時(shí)候,通過(guò)電壓改變液晶顆粒濾光方向,從而改變每個(gè)點(diǎn)的顏色和強(qiáng)度來(lái)顯示圖案。
區(qū)別:
1 二極管本身發(fā)光, 液晶本身不發(fā)光,只是透射光。
2 二極管體積大,圖像質(zhì)量一般,適合作室外大屏幕,價(jià)格較低。液晶成本較高,面積無(wú)法做得很大,但圖像質(zhì)量很好,適合做顯示器。
3 二極管耗電大,液晶耗電小
4 二極管圖像刷新率低,液晶的高
二者的檔次相差太多,一般來(lái)講在一些圖像簡(jiǎn)單,對(duì)成本控制較嚴(yán)格的場(chǎng)合,用二極管,比如商場(chǎng)、銀行等服務(wù)部門(mén)的電子提示窗,街道、百貨公司外面的廣告宣傳窗;而液晶一般都是作計(jì)算機(jī)顯示器、電視、手持設(shè)備等對(duì)圖像質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。
晶體二極管為一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié),在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層,并建有自建
電場(chǎng)。當(dāng)不存在外加電壓時(shí),由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴(kuò)散電流和自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等
而處于電平衡狀態(tài)。
當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電
流。
當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí),外界電場(chǎng)和自建電場(chǎng)進(jìn)一步加強(qiáng),形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電
壓值無(wú)關(guān)的反向飽和電流I0。
當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí),p-n結(jié)空間電荷層中的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過(guò)程,
產(chǎn)生大量電子空穴對(duì),產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流,稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。
三極管的工作原理
三極管是一種控制元件,主要用來(lái)控制電流的大小,以共發(fā)射極接法為例(信號(hào)從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí),基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制,集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。),三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。
三極管在放大信號(hào)時(shí),首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn),也叫 建立偏置 ,否則會(huì)放大失真。
在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻,可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大:當(dāng)基極電壓UB升高時(shí),IB變大,IC也變大,IC 在集電極電阻RC的壓降也越大,所以三極管集電極電壓UC會(huì)降低,且UB越高,UC就越低,ΔUC=ΔUB。僅供參考,請(qǐng)參考有關(guān)書(shū)籍。
測(cè)判三極管的口訣
三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功,為了幫助讀者迅速掌握測(cè)判方法,筆者總結(jié)出四句口訣:“三顛倒,找基極;PN結(jié),定管型;順箭頭,偏轉(zhuǎn)大;測(cè)不準(zhǔn),動(dòng)嘴巴。”下面讓我們逐句進(jìn)行解釋吧。
一、 三顛倒,找基極
大家知道,三極管是含有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)連接方式不同,可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管,圖1是它們的電路符號(hào)和等效電路。
測(cè)試三極管要使用萬(wàn)用電表的歐姆擋,并選擇R×100或R×1k擋位。圖2繪出了萬(wàn)用電表歐姆擋的等效電路。由圖可見(jiàn),紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極,黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。
假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型,也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí),我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2),用萬(wàn)用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻,觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度;接著,再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極,分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻,觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中,必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近:即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大,一次偏轉(zhuǎn)小;剩下一次必然是顛倒測(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小,這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極(參看圖1、圖2不難理解它的道理)。
二、 PN結(jié),定管型
找出三極管的基極后,我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來(lái)確定管子的導(dǎo)電類型(圖1)。將萬(wàn)用表的黑表筆接觸基極,紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極,若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大,則說(shuō)明被測(cè)三極管為NPN型管;若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小,則被測(cè)管即為PNP型。
三、 順箭頭,偏轉(zhuǎn)大
找出了基極b,另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c,哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。
(1) 對(duì)于NPN型三極管,穿透電流的測(cè)量電路如圖3所示。根據(jù)這個(gè)原理,用萬(wàn)用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec,雖然兩次測(cè)量中萬(wàn)用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小,但仔細(xì)觀察,總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大,此時(shí)電流的流向一定是:黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆,電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致(“順箭頭”),所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c,紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。
(2) 對(duì)于PNP型的三極管,道理也類似于NPN型,其電流流向一定是:黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆,其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致,所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e,紅表筆所接的一定是集電極c(參看圖1、圖3可知)。
四、 測(cè)不出,動(dòng)嘴巴
若在“順箭頭,偏轉(zhuǎn)大”的測(cè)量過(guò)程中,若由于顛倒前后的兩次測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí),就要“動(dòng)嘴巴”了。具體方法是:在“順箭頭,偏轉(zhuǎn)大”的兩次測(cè)量中,用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部,用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b,仍用“順箭頭,偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開(kāi)集電極c與發(fā)射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用,目的是使效果更加明顯。
半導(dǎo)體三極管的分類
半導(dǎo)體三極管亦稱雙極型晶體管,其種類非常多。按照結(jié)構(gòu)工藝分類,有PNP和NPN型;按照制造材料分類,有鍺管和硅管;按照工作頻率分類,有低頻管和高頻管;一般低頻管用以處理頻率在3MHz以下的電路中,高頻管的工作頻率可以達(dá)到幾百兆赫。按照允許耗散的功率大小分類,有小功率管和大功率管;一般小功率管的額定功耗在1W以下,而大功率管的額定功耗可達(dá)幾十瓦以上。常見(jiàn)的半導(dǎo)體三極管外型見(jiàn)圖2.5.1。
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