晶体管原理(什么是晶体管?)

什么是晶体管?

晶体管,也称为双极结型晶体管(BJT),是一种由电流驱动的半导体器件,用来控制电流的流动。基极引线中的较小电流控制集电极和发射极之间的较大电流。它们可以用来放大微弱的信号,如振荡器或开关。

晶体管通常由硅晶体制成,N型和P型半导体层夹在一起。

晶体管被密封和封装在一个有三根引线的塑料或金属圆柱形外壳中。

晶体管是如何工作的?

我们将以NPN晶体管为例来说明晶体管的工作原理。要了解这类元件是如何作为开关工作的,方法很简单,就是想象一下水在阀门控制的水管中流过。水压代表“电压”,流过水管的水代表“电流”。

大水管代表收集器/发射器连接处,中间用阀门隔开。在该图中,阀门以灰色椭圆形表示,就像一个可移动的挡板,由代表底座的小水管中的水流驱动。该阀保持从收集器到发射器的水压。

当水流过较小的水管(底座)时,集/射器连接处之间的阀门会打开,让水通过射器流向地面(地面代表所有水或电压/电流的回路)。

为你的应用选择晶体管。

如果只是想接通电路或负载,要考虑以下几点。确定是通过正电流还是负电流(即分别为NPN或PNP型)来偏置或激励晶体管开关。

NPN晶体管由基极偏置的正电流驱动(或导通),以控制从集电极到发射极的电流。PNP晶体管由基极偏置的负电流驱动,控制从发射极到集电极的电流。

偏置电压确定后,下一个需要的变量是负载工作所需的电压和电流。这些变量将成为晶体管的最小额定电压和电流。下面的表1和表2提供了一些常见的晶体管及其主要规格,包括它们的电压和电流限制。

晶体管,NPN和PNP,引线型和表面贴装型

表1。常见的引脚和表面贴装NPN和PNP晶体管。

晶体管,NPN和PNP,金属圆柱形封装

表二。普通金属圆柱形封装的NPN和PNP晶体管。

电路示例

显示了一个电路示例,它通过激励基极来接通集电极结,或者通过滑动开关向基极施加5伏电压来偏置晶体管使其导通。本例将点亮用作负载的LED。

偏置基极时,应正确使用电阻以防止过流。我在测试板中使用铅部件来测试我的示例电路。在即将上市的新产品设计中使用晶体管时,大多数工程师会使用表面贴装元件(比TO-92封装尺寸小得多)。此处的链接将显示3904晶体管的各种封装尺寸。

因为2N3904是NPN晶体管,所以基极需要正偏置(适当的电压电平和电阻),以便打开集电极结,获得适当的电流。此外,负载电阻(R1)的使用也很重要,这样就不会有太多的电流流过LED和晶体管。有关该晶体管的更多信息,请参考2N3904规格。

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