说到三极管,它其实是一大类特制的晶体管。由于掺杂和微结构不同,比如NPN型、PNP型、N沟道型、P沟道型,所以往往根据它的结构和功能做了一个区分,比如 「双极性晶体管(Bipolar Junction Transistor)」、「场效应晶体管 (Field Effect Transistor)」 等不同子类。
在电路当中,广义的三极管通常被用于信号放大(电压、电流放大)、开关、稳压、信号调制等许多功能。常见实物形状一般如下:
双极性晶体管是第一种量产的晶体管,它是由二种不同接面的二极管组成,其结构可分为二层N型半导体中间夹一层P型半导体的NPN晶体管,以及二层P型半导体中间夹一层N型半导体的PNP晶体管。因此会有二个PN结,分别是 基极-发射结 及 基极-集电结,中间隔着一层的半导体,即为基极1。
对于双极性晶体管常用的电路符号如下:
符号 | 名称 | 说明 |
---|---|---|
![]() | NPN型BJT管 | 晶体管放大电流,并可与其他组件一起使用,以构成放大器或开关电路。 |
![]() | PNP型BJT管 | 晶体管放大电流,并可与其他组件一起使用,以构成放大器或开关电路。 |
![]() | NPN型光电晶体管(Phototransistor) | 比较特殊的一类晶体管,除了具备BJT管的基本特性外,它还有对外部光照强度的敏感性,具备随着光照强度改变电流大小的能力。 |
BJT管的三个引脚,分别是 发射极(Emitter)、集电极(Collector) 与 基极(Base),关于BJT管的工作原理,我会放在随后的章节里进行介绍。这里先介绍一些比较特殊的一类BJT管,又称光电晶体管:
由于它不需要在电路中接入基极,对基极的控制完全交由光电感应模块负责,所以这类晶体管的外观很像二极管,而它们的电路符号也通常表示成下面这样:
即由发光二极管和光电晶体管组成的元件。
另一大类晶体管便是场效应晶体管。它是利用电子(N沟道FET)或是空穴(P沟道FET)导通电流。与BJT的管对应三个引脚的叫法不同,场效应晶体管的三个引脚分别是 栅极(Gate)、漏极(Drain)、源极(Source) ,而对于 金属氧化物半导体场效应管,通常其内部还会集成一个 基极(Base),但是对外引出的通常还是三个引脚的形式。
在场效应晶体管中,源极 与 漏极 的电流会流过连接彼此之间的 沟道,导通程度会依 栅极 和 源极 之间的电压产生的电场而定,因此可以利用电压控制源漏极电流,做为一个 简单的开关,或者做 信号放大器。
由于FET管对沟道的控制电压反应极为灵敏,而它们的价格通常也比BJT管更贵一些,所以通常信号放大的相关应用中更常见BJT管(例如运算放大器),而在高频数字信号的开关电路中,使用FET管。
FET管又根据制作工艺可以分为两种:分别是结型场效应管(Junction Gate Field-Effect Transistor)及绝缘栅极场效晶体管(Insulated Gate Field Effect Transistor)
结型场效应管常见的有两种符号
符号 | 名称 |
---|---|
![]() | P-沟道结型场效应管 (P-Channel JFET) |
![]() | N-沟道结型场效应管 (N-Channel JEFT) |
除此以外,可能还会见到这种符号
符号 | 名称 |
---|---|
![]() | P-沟道JEFT |
![]() | N-沟道JEFT |
功能上并没有什么区别,不过习惯上建议还是选择用带圈的符号。
至于说绝缘栅极场效应晶体管来说,这里面最常见的是 金属氧化物半导体场效应管 Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor(MOSFET),而对于MOS管来说,它可以有多种不同的符号,我们把JFET和MOSFET的符号放在一起进行对比记忆。
简单的说,所谓 增强型 是通过“加厚”导电沟道的厚度来导通。栅极电压越低,则p型源、漏极的正离子就越靠近中间,n衬底的负离子就越远离栅极,栅极电压达到一个值,叫阀值或坎压时,由p型游离出来的正离子连在一起,形成通道,就是图示效果。因此,容易理解,栅极电压必须低到一定程度才能导通,电压越低,通道越厚,导通电阻越小。由于电场的强度与距离平方成正比,因此,电场强到一定程度之后,电压下降引起的沟道加厚就不明显了,也是因为n型负离子的“退让”是越来越难的。
耗尽型的是事先做出一个导通层,用栅极来加厚或者减薄来控制源漏的导通。但这种管子 一般不生产,在市面基本见不到。所以,大家平时说mos管,就默认是增强型的2。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%99%B6%E4%BD%93%E7%AE%A1 ↩︎
https://www.eet-china.com/mp/a68769.html ↩︎
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