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13001和13003管腳圖 淺談三極管的原理及應(yīng)用

2018年09月29日 14:58 網(wǎng)絡(luò)整理 作者:工程師譚軍 用戶評(píng)論(0

  本文主要是關(guān)于13001和13003的相關(guān)介紹,并著重對(duì)13001和13003的管腳進(jìn)行了詳盡的闡述。

  三極管

  三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào), 也用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。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)把整塊半導(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。

  工作原理

  理論原理

  晶體三極管(以下簡(jiǎn)稱三極管)按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式,但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管,(其中,N是負(fù)極的意思(代表英文中Negative),N型半導(dǎo)體在高純度硅中加入磷取代一些硅原子,在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電,而P是正極的意思(Positive)是加入硼取代硅,產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

  對(duì)于NPN管,它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成,發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e (Emitter)、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如右圖所示

  當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí),發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài),而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí),集電結(jié)處于反偏狀態(tài),集電極電源Ec要高于基極電源Eb。

  在制造三極管時(shí),有意識(shí)地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的,同時(shí)基區(qū)做得很薄,而且,要嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量,這樣,一旦接通電源后,由于發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(電子)及基區(qū)的多數(shù)載流子(空穴)很容易地越過(guò)發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散,但因前者的濃度基大于后者,所以通過(guò)發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發(fā)射極電流子。

  由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏,注入基區(qū)的電子大部分越過(guò)集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合,被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給,從而形成了基極電流Ibo.根據(jù)電流連續(xù)性原理得:

  Ie=Ib+Ic

  這就是說(shuō),在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib,就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic,這就是所謂電流放大作用,Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系,即:

  β1=Ic/Ib

  式中:β1--稱為直流放大倍數(shù),

  集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為:

  β= △Ic/△Ib

  式中β--稱為交流電流放大倍數(shù),由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大,所以有時(shí)為了方便起見,對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分,β值約為幾十至一百多。

  α1=Ic/Ie(Ic與Ie是直流通路中的電流大?。?/p>

  式中:α1也稱為直流放大倍數(shù),一般在共基極組態(tài)放大電路中使用,描述了射極電流與集電極電流的關(guān)系。

  α =△Ic/△Ie

  表達(dá)式中的α為交流共基極電流放大倍數(shù)。同理α與α1在小信號(hào)輸入時(shí)相差也不大。

  對(duì)于兩個(gè)描述電流關(guān)系的放大倍數(shù)有以下關(guān)系

  三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的巨大變化。 [2]

  三極管是一種電流放大器件,但在實(shí)際使用中常常通過(guò)電阻將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?/p>

  放大原理

  1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子

  電源Ub經(jīng)過(guò)電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上,發(fā)射結(jié)正偏,發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子)不斷地越過(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū),形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散,但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度,可以不考慮這個(gè)電流,因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。

  2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合

  電子進(jìn)入基區(qū)后,先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集,漸漸形成電子濃度差,在濃度差的作用下,促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴(kuò)散,被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很薄)與基區(qū)的空穴復(fù)合,擴(kuò)散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。

  3、集電區(qū)收集電子

  由于集電結(jié)外加反向電壓很大,這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散,同時(shí)將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng),流向基區(qū)形成反向飽和電流,用Icbo來(lái)表示,其數(shù)值很小,但對(duì)溫度卻異常敏感。

  產(chǎn)品分類

  a.按材質(zhì)分: 硅管、鍺管

  b.按結(jié)構(gòu)分: NPN 、 PNP。如圖所示。

  c.按功能分: 開關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等。

  d. 按功率分:小功率管、中功率管、大功率管

  e.按工作頻率分:低頻管、高頻管、超頻管

  f.按結(jié)構(gòu)工藝分:合金管、平面管

  g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管

  13001

  三極管13001是小功率電子鎮(zhèn)流器,節(jié)能燈里常用的三極管,高頻高耐壓,三極管13001主要品牌廠商為廣州半導(dǎo)體和國(guó)邦,近期該型號(hào)銷售情況較好,商家報(bào)價(jià)活躍。

  基本參數(shù)

  編輯

  Vcbo=500V;

  Vceo=400V;

  Vebo=9V;

  Icm=1.5A;

  Pcm=900mW,可以選擇不小于以上數(shù)值的三極管代用。

  

  13003

  MJE13003三極管是主要用于節(jié)能燈及熒光燈電子鎮(zhèn)流器的高反壓大功率開關(guān)三極管,硅NPN型,采用TO-126封裝,MJE13003三極管的外形和管腳排列如下:

  MJE13003三極管主要參數(shù)

  集電極-基極電壓VCBO 700 V

  集電極-發(fā)射極電壓VCEO 400 V

  發(fā)射極-基極電壓VEBO 9V

  集電極電流IC 2.0 A

  集電極耗散功率PC 40 W

  最高工作溫度Tj 150 °C

  貯存溫度Tstg -65-150 °C

  集電極-基極截止電流ICBO (VCB=700V) 100 μA

  集電極-發(fā)射極截止電流ICEO (VCE=400V,IB=0) 250 μA

  集電極-發(fā)射極電壓VCEO (IC=10mA,IB=0) 400 V

  發(fā)射極 -基極電壓VEBO (IE=1mA,IC=0) 9 V

  直流電流放大倍數(shù)5~40

  

  結(jié)語(yǔ)

  關(guān)于13001和13003的相關(guān)介紹就到這了,如有不足之處歡迎指正。

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