1.晶体管
讲起电子电路、电子元器件当然离不开“主角”晶体管。电子电路离开了晶体管根本就是“一事无成”,电路中的许多元器件也都是为晶体管服务的。
值得提醒的是:虽然晶体管主要功能是放大电信号,但是电子电路中许多晶体管并不用来放大电信号,而是起信号控制、处理等多种多样的作用,这样的晶体管电路分析比较困难。
如图2-137所示是晶体管示意图。晶体管有三根引脚:基极(用B表示)、集电极(C)和发射极(E),各引脚不能相互代用。
图2-136 示意图
三根引脚中,基极是控制引脚,基极电流大小控制着集电极和发射极电流的大小。基极电流最小,且远小于另外两个引脚的电流,发射极电流最大,集电极电流略小于发射极电流。
2.NPN型晶体管和PNP型晶体管
NPN型晶体管是目前最常用的晶体管,电流从集电极流向发射极。
PNP型晶体管的电流从发射极流向集电极。这两种晶体管通过电路符号可以分清,不同之处是发射极的箭头方向不同。
3.硅晶体管和锗晶体管
用硅材料制造的是硅晶体管,简称为硅管,这是目前最常用的晶体管,工作稳定性好。
用锗材料制造的是锗晶体管,简称为锗管,反向电流大,受温度影响较大。
图2-137 示意图
4.晶体管特征
1)一般晶体管只有三根引脚,它们不能相互代替。这三根引脚可以按等腰三角形分布,也可以按一字形排列。各引脚的分布规律在不同封装类型的晶体管中不同。
2)晶体管的体积有大有小,一般功率放大管的体积较大,且功率越大其体积越大,体积大的晶体管约有手指般大小,体积小的晶体管只有半个黄豆大小。
3)一些金属封装的功率晶体管只有两根引脚,它的外壳是集电极,即第三根引脚。有的金属封装高频放大管有四根引脚,第四根引脚接外壳,这一引脚不参与晶体管内部工作,接电路中地线。如果是对管,即外壳内有两只独立的晶体管,则有6根引脚。
4)有些晶体管外壳上需要加装散热片,这主要是功率放大管。
5.低频小功率晶体管
如图2-138所示是低频小功率晶体管实物图,低频小功率晶体管一般指特征频率在3MHz以下,功率小于1W的晶体管,一般作为小信号放大用。
6.高频小功率晶体管
如图2-139所示是高频小功率晶体管实物图,高频小功率晶体管一般指特征频率大于3MHz,功率小于1W的晶体管,主要用于高频振荡、放大电路中。
7.低频大功率晶体管
如图2-140所示是低频大功率晶体管实物图,低频大功率晶体管指特征频率小于3MHz,功率大于1W的晶体管。低频大功率晶体管品种比较多,主要应用于电子音响设备的低频功率放大电路中,用于各种大电流输出稳压电源中作为调整管。
图2-138 示意图
图2-139 示意图
图2-140 示意图
如图2-141所示是金属封装大功率晶体管,体积较大,结构为帽子形状,帽子顶部用来安装散热片,其金属的外壳本身就是一个散热部件。两个孔用来固定晶体管。
这种金属封装的晶体管只有基极和发射极两根引脚,集电极就是晶体管的金属外壳。
8.高频大功率晶体管
如图2-142所示是高频大功率晶体管实物图,高频大功率晶体管指特征频率大于3MHz,功率大于1W的晶体管,主要用于通信等设备中,作为功率驱动、放大。
9.开关晶体管
如图2-143所示是开关晶体管实物图,开关晶体管是利用控制饱和区、截止区相互转换而工作的。开关晶体管的开关过程需要一定的响应时间,开关响应时间的长短表示了晶体管开关特性的好坏。
10.带阻尼管的晶体管
如图2-144所示是带阻尼管的晶体管实物图,它主要在电视机的行输出级电路中,作为行输出晶体管,它将阻尼二极管和电阻封装在管壳内。晶体管内基极和发射极之间还接入了一只25Ω的小电阻。
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图2-141 示意图
图2-142 示意图
图2-143 示意图
图2-144 示意图
将阻尼二极管设在行输出管的内部,减小了引线电阻,有利于改善行扫描线性和减小行频干扰。基极与发射极之间接入电阻,以适应行输出管工作在高反向耐压状态。
11.带阻晶体管
如图2-145所示是带阻晶体管实物图,它是一种内部封装有电阻器的晶体管,它主要构成中速开关管,这种晶体管又称为反相器或倒相器。
带阻晶体管按照晶体管的极性划分有PNP型和NPN型两种,按照内置几只电阻分有含R1和R2两种电阻的带阻晶体管和只含一只电阻R1的带阻晶体管。
按照封装形式分有SOT—23型、TO—92S型和M型多种带阻晶体管。
12.达林顿晶体管
如图2-146所示是达林顿晶体管实物图,它又称达林顿结构的复合管。有时简称复合管。这种复合管由内部的两只输出功率大小不等的晶体管按一定接线规律复合而成。
根据内部两只晶体管复合的不同可构成四种具体的达林顿晶体管,同时管内还会有电阻。它主要作为功率放大管和电源调整管。
13.差分对管
差分对管是把两只性能一致的晶体管封装在一起的半导体器件,它能以最简单的方式构成性能优良的差分放大器。
14.对管
如图2-147所示是对管实物图,对管就是需要配对的晶体管,它们定放大倍数、频率特性等十分相近的NPN型和PNP型晶体管,主要应用在甲乙类推挽放大器电路中。
15.光敏晶体管
如图2-148所示是光敏晶体管实物图,光敏晶体管和普通晶体管相似,也有电流放大作用,只是它的集电极电流不只是受基极电路和电流控制,同时也受光辐射的控制。通常基极不引出,但一些光敏晶体管的基极有引出,用于温度补偿和附加控制等作用。
当具有光敏特性的PN结受到光辐射时,形成光电流,由此产生的光电流由基极进入发射极,从而在集电极回路中得到一个相当于放大了β倍的信号电流。不同材料制成的光敏晶体管具有不同的光谱特性,与光敏二极管相比,具有很大的光电流放大作用,即很高的灵敏度。
16.电力晶体管
电力晶体管按英文Giant Transistor直译为巨型晶体管,是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管,所以有时也称为Power BJT。其特性有:耐压高、电流大、开关特性好,但驱动电路复杂,驱动功率大;GTR和普通双极结型晶体管的工作原理一样。
图2-145 示意图
图2-146 示意图
图2-147 示意图
图2-148 示意图
17.双极结型晶体管
双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)又称为晶体管,是最为常见的晶体管。
18.静电感应晶体管
静电感应晶体管(Static Induction Transistor,SIT)诞生于1970年,实际上是一种结型场效应晶体管。
19.单电子晶体管
用一个或者少量电子就能记录信号的晶体管。有些实验室宣称已制出室温下工作的单电子晶体管,观察到由电子输运形成的台阶形电流-电压曲线,但离实用还有相当的距离。
20.绝缘栅双极型晶体管
绝缘栅双极型晶体管(IGBT,Insulate-Gate Bipolar Transistor)综合了电力晶体管(GTR,Gi-ant Transistor)和电力场效应晶体管(Power MOSFET)的优点,具有良好的特性,应用领域很广泛。
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