晶體管和二極管區(qū)別
信息來源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2022-04-15
晶體管和二極管區(qū)別
首先說明一下：晶體管，就是指的半導(dǎo)體器件，二極管也是晶體管里的一種。下面我們詳細介紹一下二極管和三極管的特性及功能原理。
半導(dǎo)體二極管及其特性
半導(dǎo)體二極管按其結(jié)構(gòu)和制造工藝的不同，可以分為點接觸型和面接觸型兩種。
點接觸二極管是在P型硅晶晶體或N型鍺晶體的表面上，安裝上一根用鎢或金絲做成的觸針，與晶體表面接觸而成，然后加以電流處理，使觸針接觸處形成一層異型的晶體。很據(jù)所用金屬絲的不同，分別稱之為鎢鍵二極管和金鍵二極管。國產(chǎn)2APl一7和2APll—17型半導(dǎo)體二極管即屬此類。但前者觸針是鎢絲，后者是金絲。
面接觸型二極管多數(shù)系用合金法制成。在N型鍺晶體的表面上安放上一塊銦，然后在高溫下使一部分鍺熔化于銦內(nèi)。接著將溫度降低，使熔化于姻內(nèi)的鍺又沉淀而出，形成P型晶體。此P型晶體與末熔化的N型晶體組成P—N結(jié)。
點接觸型半導(dǎo)體二極管具有較小的接觸面積，因而觸針與阻擋層間的電容餃小(約1微微法)；而面接觸型二極管的極間電容較大，約為15一20微微池。因此，前者適合于在頻率較高的場合工作，而后者只適宜于頻率低于50千赫以下的地方工作；另外前者允許通過的電流小，在無線電設(shè)備中宜作檢波用，后者可通過較大之電流，多用于整流。
常用的半導(dǎo)體二極管其特性指標參數(shù)意義如下：
1.工作頻率范圍f(MHz)：指由于P—N結(jié)電容的影響，二極管所能應(yīng)用的頻率范圍。
2.最大反向電壓Vmax(V)：指二極管兩端允許的反向電壓，一般比擊穿電壓小。反向電壓超過允許值時，在環(huán)境影響下，二極管有被擊穿的危險。
3.擊穿電壓VB(V)：當二極管逐漸加上一定的反向電壓時，反向電流突然增加，這時的反向電壓叫反向擊穿電壓。這時二極管失去整流性能。
4.整流電流I(mA)I指二極管在正常使用時的整流電流平均值。
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)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個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，如圖從三個區(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。
晶體三極管及其工作原理
晶體三極管系由倆個P—N結(jié)組合而成。根據(jù)組合方式的不同，有PNP型及NPN型兩種。它們的工作原理是完全相同的。
晶體三極管的制造方法有生長法、合金法和擴散法等數(shù)種。出于生長法工藝復(fù)雜，質(zhì)量控制困難，目前已被淘汰。合金法工藝簡單，價格低廉，目前多采用此法生產(chǎn)。國產(chǎn)3AXl—5型晶體管即采用合金法制成。合金法制成的晶體管的缺點是結(jié)的厚度不易精確控制，因而工作頻率不高。
擴散法的優(yōu)點是P—N結(jié)的厚度可以精確控制，能獲得很薄的擴散層，因而工作頻率可以大大提高。國產(chǎn)3AGll一14即屬此型，適易在高頻下工作。
晶體三極管共有三個不同的導(dǎo)電區(qū)域，例如兩個P型區(qū)夾著一個N型區(qū)(P—N—P)，或兩個N型區(qū)夾著一個P型區(qū)N一P—N)，就做成了晶體三極管的基本部分——管芯。在每兩個導(dǎo)電區(qū)之間都形成一個P—N結(jié)，所以無論是哪一種晶體三極管，都含有兩個P—N結(jié)。按照它們不同的作用，分別叫做發(fā)射結(jié)和集電結(jié)。兩個結(jié)把一塊完整的晶體分成三個區(qū)。如果兩邊是空穴導(dǎo)電的P型區(qū)，而中間是電子導(dǎo)電的N型區(qū)，我們就稱它為P—N—P型晶體三極管，反之，如果兩邊是N型區(qū)，中間是P型區(qū)，就叫N—P—N型晶體三極管。晶體三極管的三個區(qū)域，根據(jù)作用的不同，分別叫做發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，它們是三極管的三個電極，分別叫做發(fā)射極、基極和集電極。為方便起見，常以拉丁字母e、b、c表示。
晶體三極管的工作原理基本上可以用它的放大作用來解釋。因為，放大原理是晶體管一切工作的基礎(chǔ)。
我們知道，在P一N結(jié)兩端不加電壓，電子和空穴的擴散受P—N結(jié)勢壘電壓的阻止，無法繼續(xù)進行。還知道：加正向電壓可使P—N結(jié)阻擋層勢壘電壓降低，擴散就能夠繼續(xù)進行；如果加反向電壓，將增高勢壘電壓，擴散就停止。
現(xiàn)在假定：在晶體三極管的發(fā)射結(jié)加正向電壓(P區(qū)接電池正極，N區(qū)接負極)，集電結(jié)加反向電壓(P區(qū)接電池負極，N區(qū)接正極)。這時，發(fā)射結(jié)勢壘降低，擴散能夠進行，于是基區(qū)的電子跑向左邊的發(fā)射區(qū)，發(fā)射區(qū)的空八跑向基區(qū)。如果用Ib代表從發(fā)射結(jié)注入基區(qū)的空穴電流，用Ic代表從發(fā)射結(jié)注入發(fā)射區(qū)的電子電流，那么，從發(fā)射結(jié)流出的總電流Ie等于兩者之和。
在實際晶體管中，為了適應(yīng)需要，人們設(shè)法使基區(qū)少摻些雜質(zhì)，所以它的電子遠比發(fā)射區(qū)的空穴少，因此電子電流遠小于空穴電流，以至于Ib可以忽略不計，這時Ie＝Ic。
這樣一來，可以明顯地看出，發(fā)射極的作用就是向基區(qū)發(fā)射空穴，就好象電子管的陰極是專門發(fā)射電子一樣。
大量的空穴到達基區(qū)以后，由于基區(qū)做得很簿，空穴很容易渡越基區(qū)跑到集電結(jié)的邊緣。集電結(jié)上加有幾伏甚至幾十伙的反向電壓，這個電壓對空穴來說是能幫助空穴進入集電區(qū)的。也就是況，帶正電的空穴一趕到集電結(jié)的左邊，就受到集電結(jié)右邊P區(qū)的負電壓作用，被吸引過去，然后與外電路的電池送來的電子復(fù)合，形成集電極電流Ic。
但是，并不是所有擴散到基區(qū)的空穴都能被集電極吸引，形成集電極電流。因為在空穴路過基區(qū)的時候會和基區(qū)(N型區(qū))的多數(shù)載流子—電子互相吸引，和電子復(fù)合而消失，加之上述基區(qū)也有少量的電子會跑到發(fā)射區(qū)去和空穴復(fù)合，形成Ic，這兩種復(fù)合都需要由外電路電池供給負電子，所以形成了基極電流Ib。但因為基區(qū)很清(厚度只有萬分之一米)，空穴穿過基區(qū)的時間只有幾億分之一秒，所以復(fù)合的數(shù)量是很小的，絕大部分空穴都達到集電極，故集電極電流Ic幾乎等于發(fā)射極總電流Ie。
這是一個模擬晶體管工作狀態(tài)的FLASH，你現(xiàn)在就可以填入數(shù)字或直接按Push開始。
上面講的是只加固定電壓而未加輸入交流信號的情況。在加入輸入信號之后，加到發(fā)射結(jié)上的電壓就等于電池電壓Veb和信號電壓之和，由于信號電壓是不斷變化的，發(fā)射結(jié)上的電壓也就隨著信號電壓在變動，因而引起發(fā)射結(jié)阻擋層勢壘的高低也作相應(yīng)的變化。勢壘高時，發(fā)射極電流Ie小，勢壘低時Ie大也就是發(fā)射極電流Ie會隨著輸入電壓變化而變化。發(fā)射極電流Ie大就說明到達基區(qū)的空穴多，穿過基區(qū)到達集電結(jié)的空穴也就多，結(jié)果集電極電流Ic也就大，反之，發(fā)射極電流Ie小時，集電極電流也會小。同時，我們也會想象到發(fā)射極電流Ie大時，空
穴在基區(qū)的復(fù)合數(shù)目也會多些，Ie小時復(fù)合也相應(yīng)少些，復(fù)合電流也是變化的。不過這種變化，由于復(fù)合電流本來就很小，和Ie或1c的變化相比是很小的，可以忽略。在這里我們用△Ie代表發(fā)射極電流的變化數(shù)量，用△Ic代表集電極電流的變化數(shù)量。
若用△R代表發(fā)射結(jié)的交變電阻，R代表負載電阻，我們很容易算出電壓放大倍數(shù)K。如果以Vo表示集電極電流△Ic在負載R上產(chǎn)生的輸出電壓，Vin表示輸入電壓，那么
K=Vo/Vin=(△IcR)/(△Ie△R)≒R/△R
由于發(fā)射結(jié)上加的是正向電壓，這個電壓變化一點點，流過結(jié)的電流就會有很大變化，所以發(fā)射結(jié)電阻△R是很小的，一般只有幾十歐。我們知道P—N結(jié)的正向電阻很小，而P—N結(jié)的反向電阻卻很大，所以集電結(jié)的電阻很大，可達幾百千歐。因此負載電阻R也可以用的很大(阻抗匹配)，R一般是幾千歐到幾十千歐，所以R／△R就很大，因此從負載上取出的輸出信號電壓Vc遠比輸入信號電壓Vin大，被放大了很多倍。這就是晶體三極管放大信號的道理。
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