三极管的发展与应用

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1、 三极管的发展与应用摘要 三极管至从出现以来，以简单的构造，广泛的运用，为集成电路的高速发展做出了卓越的贡献。并为计算机的诞生铺平了道路。真空三极管的发明，不仅成为真空电子学的开端，也是电子学历史的开端，推动了人类文明的进程。关键词:三三极管，集集成电路，计算机技技术。The ttrioode to sinnce hass apppeaaredd, ttakee thhe ssimpple strructturee, tthe widdesppreaad uutillizaatioon, makkes as inttegrrateed ccirccuitts higgh sspeeed dde

2、veeloppmennt tthe remmarkkablle cconttribbutiion，aand pavved thee waay ffor commputters bbirtth. Vaccuumm trrioddess innvenntioon, nott onnly beccomees tthe vaccuumm ellecttronnicss thhe bbegiinniing, buut aalsoo ellecttronnicss hiistoory begginnningg, pprommoteed tthe humman cullturre aadvaanceemen

3、nt.Key wwordd: ttrioode, innteggratted cirrcuiit, commputter tecchnoologgy目录：诸论第一章，三三极管的的历史第二章，三三极管的的概念及及主要分分类第三章，三三极管的的工作原原理1工作原原理：2三极管管的特性性曲线：a输入特特性 b、输输出特性性 3.工作特特性及参参数：4. 判断断基极和和三极管管的类型第四章，三三极管的的应用及发展1，三极管管的应用2，三极管管的发展趋势结论正文诸论：三极管发明明于200世纪初期，它它的出现现产生了了第三次次工业革命的的契机，至至从它广广泛运用用于社会会生活以以来，在在计算机发明问世以来

4、来，短短短半个世世纪，人类文明迅迅速又电电气时代走向向自动化时代，三三极管在在计算机技技术力的广广泛运用用，才又又了集成成技术的空前前发展，计算机迅迅速走向向社会大大众，为为人民的的生活飞飞速发展产生了不不可磨灭灭的贡献，而而三极管管的特性性使其仍仍然具有有广泛的的发展前景景，因此此研究三三极管的的发展与应用不仅有极为重要的的学术意义还有广广泛的社社会意义义，本文文将从三三极管的的历史以及及其工作作原理及及应用上详细细系统的论证其广广阔的前景景以及重重要的发发展意义。 第第一页第一章：三极管的发发明历史 119066年100月255日，美美国科学学家德福雷斯斯特申请请了真空空三极管管放大器器的

5、专利，第第二天又又向美国国电气工程程师协会提提交了关关于三级管放大大器的论论文。他他的专利于19907年年1月115日被被批准。 福福雷斯特特的真空空三级管建立立在前人人发明的真真空二极极管的技技术基础之上。119044年，英英国伦敦大学学的弗莱莱明发明了真真空二极极管（VVacuuum Dioode Tubbe）。真真空二极极管只能能单向导电，可可以对交流电流进行整流流，或者者对信号进行检波，但但是它不不能对信号进行放大大。没有有能够放大信信号的器器件，电电子技术就无法法继续发发展。为了提高真真空二极极管检波灵敏敏度，福福雷斯特特在玻璃璃管内添添加了一一种栅栏栏式的金金属网，形形成电子管的的

6、第三个个极。他他惊讶地看到到，这个“栅极”仿佛就就像百叶叶窗，能能控制阴阴极与屏屏极之间间的电子流；只要栅栅极有微微弱电流通过，就可可在屏极极上获得较大的电流，而而且波形形与栅极电流完全全一致。也也就是说说，在弗弗莱明的的真空二二极管中中增加了了一个电电极，就就成了能能够起放大大作用的的新器件件，他把把这个新器器件命名名为三极管管（Trriodde）。 图1-1 真空三三极管除除了可以以处于“放大”状态外，还可分别处处于“饱和”与“截止”状态。“饱和”即从阴极（或或者叫发发射极，eemittterr）到屏屏极（eevellopee）的电电流完全全导通，相相当于开开关开启启；“截止”即从阴极到屏

7、屏极没有有电流流过，相当当于开关关关闭。两两种状态可以通通过调整栅极上的的电压进进行控制制。因此此真空三三极管可可以充当当开关器件件，其速速度要比比继电器快快成千上上万倍。第二章：三极管概念念及主要要分类。概念：半导体三极极管也称称双极型型晶体管管,晶体体三极管管,简称三极极管,是是一种电电流控制制电流的半半导体器件件.作用: 把微弱信号号放大成成辐值较较大的电信号, 也用用作无触触点开关关. 第二页页分类： aa.按材材质分: 硅管、锗管b.按按结构分: NPPN 、 PNPPc.按按功能分分: 开开关管、功功率管、达达林顿管、光光敏管等等.第三章：三极管的工工作原理理及主要要参数1.工作原

8、原理： 晶晶体三极极管（以以下简称三极极管）按按材料分分有两种种：锗管和硅硅管。而而每一种又有NNPN和和PNPP两种结结构形式式，但使使用最多多的是硅硅NPNN和PNNP两种种三极管管，两者者除了电电源极性性不同外外，其工工作原理理都是相相同的，下下面仅介介绍NPPN硅管管的电流流放大原原理。 对于NPNN管，它它是由22块N型型半导体体中间夹夹着一块块P型半半导体所所组成，发发射区与与基区之之间形成成的PNN结称为为发射结结,而集集电区与与基区形形成的PPN结称称为集电电结,三三条引线线分别称称为发射射极e、基基极b和和集电极极。 当当b点电电位高于于e点电电位零点点几伏时时，发射射结处于

9、于正偏状状态，而而C点电电位高于于b点电位位几伏时时，集电电结处于于反偏状状态，集集电极电电源Ecc要高于于基极电电源Ebbo。 在制造造三极管管时，有有意识地地使发射射区的多多数载流流子浓度度大于基基区的，同同时基区区做得很很薄，而而且，要要严格控控制杂质质含量，这这样，一一旦接通通电源后后，由于于发射结结正确，发发射区的的多数载载流子（电电子）极极基区的的多数载载流子（控控穴）很很容易地地截越过过发射结结构互相相向反方方各扩散散，但因因前者的的浓度基基大于后后者，所所以通过过发射结结的电流流基本上上是电子子流，这这股电子子流称为为发射极极电流IIe。 由于基基区很薄薄,加上上集电结结的反偏

10、偏，注入入基区的的电子大大部分越越过集电电结进入入集电区区而形成成集电集集电流IIc，只只剩下很很少（11-100%）的的电子在在基区的的空穴进进行复合合，被复复合掉的的基区空空穴由基基极电源源Eb重重新补纪纪念给，从从而形成成了基极极电流IIbo根根据电流流连续性性原理得得： Ie=Ib+Ic 第三页页这就是说，在在基极补补充一个个很小的的Ib，就就可以在在集电极极上得到到一个较较大的Ic，这就就是所谓谓电流放放大作用用，Icc与Ibb是维持持一定的的比例关关系，即即： 11=Icc/Ibb 式中：-称称为直流流放大倍倍数， 集电极极电流的的变化量量Ic与与基极电电流的变变化量Ib之之比为：

11、 = IIc/Ib 式中-称称为交流流电流放放大倍数数，由于于低频时时1和的数值值相差不不大，所所以有时时为了方方便起见见，对两两者不作作严格区区分，值约为为几十至至一百多多。 三极管管是一种种电流放放大器件件，但在在实际使使用中常常常利用用三极管管的电流流放大作作用，通通过电阻阻转变为为电压放放大作用用。图一是NPPN管的的结构图图，它是是由2块块N型半半导体中中间夹着着一块PP型半导导体所组组成，从从图可见见发射区区与基区区之间形形成的PPN结称称为发射射结,而而集电区区与基区区形成的的PN结结称为集集电结,三条引引线分别别称为发发射极ee、基极极b和集集电极。 当b点电位位高于ee点电位

12、位零点几几伏时，发发射结处处于正偏偏状态，而而C点电电位高于于b点电电位几伏伏时，集集电结处处于反偏偏状态，集集电极电电源Ecc要高于于基极电电源Ebbo。 在制造三极极管时，有有意识地地使发射射区的多多数载流流子浓度度大于基基区的，同同时基区区做得很很薄，而而且，要要严格控控制杂质质含量，这这样，一一旦接通通电源后后，由于于发射结结正确，发发射区的的多数载载流子（电电子）极极基区的的多数载载流子（控控穴）很很容易地地截越过过发射结结构互相相向反方方各扩散散，但因因前者的的浓度基基大于后后者，所所以通过过发射结结的电流流基本上上是电子子流，这这股电子子流称为发射射极电流流Ie。 由于基区很很薄

13、,加加上集电电结的反反偏，注注入基区区的电子子大部分分越过集集电结进进入集电电区而形形成集电电集电流流Ic，只只剩下很很少（11-100%）的的电子在在基区的的空穴进进行复合合，被复复合掉的的基区空空穴由基基极电源源Eb重重新补纪纪念给，从从而形成成了基极极电流IIbo根根据电流流连续性性原理得得： Ie=Ibb+Icc 这就是说，在在基极补补充一个个很小的的Ib，就就可以在在集电极极上得到到一个较较大的IIc，这这就是所所谓电流流放大作作用，IIc与IIb是维维持一定定的比例例关系，即即： 1=Icc/Ibb 式中：-称为为直流放放大倍数数， 集电极电流流的变化化量Ic与与基极电电流的变变化

14、量Ib之之比为： = IIc/Ib 式中-称为交交流电流流放大倍倍数，由由于低频频时1和的数值值相差不不大，所所以有时时为了方方便起见见，对两两者不作作严格区区分，值约为为几十至至一百多多。 三极管是一一种电流流放大器器件，但但在实际际使用中中常常利利用三极极管的电电流放大大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 第四四页3，三极管管的特性性曲线 a、输入特特性 图2 （bb)是三三极管的的输入特特性曲线线，它表表示Ibb随Ubbe的变变化关系系，其特特点是：1）当Uce在在0-22伏范围围内，曲曲线位置置和形状状与Ucce 有有关，但但当Ucce高于于2伏后后，曲线线Ucee基本无关通通常输入入特性由由两条曲曲线（和）表示示即可。 2）当UbbeUUbeRR时，IIbO称（00UbbeR)的区段段为“死区”当UbbeUUbeRR时，IIb随Ube增加加而增加加，放大大时，三三极管工工作在较较直线的的区段。 3）三极管管输入电电阻，定定义为: rbe=(Ubee/Ib)Q点，其其估算公公式为： rbe=rrb+(+1)(266毫伏/Ie毫毫伏） rb为三极极管的基基区电阻阻，对低低频小功功率管，rrb约为为3000欧。