細(xì)說(shuō)貼片三極管

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　　細(xì)說(shuō)晶體管（細(xì)說(shuō)貼片三極管）
　　晶體管（transistor）是一種固體半導(dǎo)體器件，可以用于檢波、整流、放大、開(kāi)關(guān)、穩(wěn)壓、信號(hào)調(diào)制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開(kāi)關(guān)，基于輸入的電壓，控制流出的電流，因此晶體管可做為電流的開(kāi)關(guān)，和一般機(jī)械開(kāi)關(guān)（如Relay、switch）不同處在于晶體管是利用電訊號(hào)來(lái)控制，而且開(kāi)關(guān)速度可以非常之快，在實(shí)驗(yàn)室中的切換速度可達(dá)100GHz以上。
　　貼片三極管，是內(nèi)部含有兩個(gè)PN結(jié)，外部通常為三個(gè)引出電極的半導(dǎo)體器件。它對(duì)電信號(hào)有放大和開(kāi)關(guān)等作用，應(yīng)用十分廣泛。輸入級(jí)和輸出級(jí)都采用晶體管的邏輯電路，叫做晶體管－晶體管邏輯電路，書(shū)刊和實(shí)用中都簡(jiǎn)稱為TTL電路，它屬于半導(dǎo)體集成電路的一種，其中用得最普遍的是TTL與非門。TTL與非門是將若干個(gè)晶體管和電阻元件組成的電路系統(tǒng)集中制造在一塊很小的硅片上，封裝成一個(gè)獨(dú)立的元件。半導(dǎo)體貼片三極管是電路中應(yīng)用最廣泛的器件之一，在電路中用“V”或“VT”（舊文字符號(hào)為“Q”、“GB”等）表示。
% {( Y: e) ?; r/ n3 ?8 x3 p　　貼片三極管主要分為兩大類：雙極性晶體管（BJT）和場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FET）。晶體管有三個(gè)極；雙極性晶體管的三個(gè)極，分別由N型跟P型組成發(fā)射極（Emitter）、基極 (Base) 和集電極（Collector）；場(chǎng)效應(yīng)晶體管的三個(gè)極，分別是源極 （Source）、柵極（Gate）和漏極（Drain）。晶體管因?yàn)橛腥�種極性，所以也有三種的使用方式，分別是發(fā)射極接地（又稱共射放大、CE組態(tài)）、基極接地、集電極接地。最常用的用途應(yīng)該是屬于訊號(hào)放大這一方面，其次是阻抗匹配、訊號(hào)轉(zhuǎn)換……等，晶體管在電路中是個(gè)很重要的組件，許多精密的組件主要都是由晶體管制成的。
. O6 |2 ?+ f8 V2 s" N　　貼片三極管的導(dǎo)通 貼片三極管處于放大狀態(tài)還是開(kāi)關(guān)狀態(tài)要看給貼片三極管基極加的直流偏置，隨這個(gè)電流變化，貼片三極管工作狀態(tài)由截止-線性區(qū)-飽和狀態(tài)變化而變， 如果貼片三極管Ib（直流偏置點(diǎn)）一定時(shí)，貼片三極管工作在線性區(qū)，此時(shí)Ic電流的變化只隨著Ib的交流信號(hào)變化，Ib繼續(xù)升高，貼片三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時(shí)貼片三極管的Ic不再變化，貼片三極管將工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
% a& L6 K0 u7 l$ d5 u- T　　貼片三極管為開(kāi)關(guān)管使用時(shí)工作在飽和狀態(tài)1，用放大狀態(tài)1表示不是很科學(xué)。
, Y$ \: c1 c0 @　　如何理解貼片三極管的工作狀態(tài)，貼片三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通貼片三極管才能正常工作。
　　如果貼片三極管沒(méi)有加直流偏置時(shí)，放大電路時(shí)輸入的交流正弦信號(hào)正半周時(shí)，基極對(duì)發(fā)射極而言是正的，由于發(fā)射結(jié)加的是反向電壓，此時(shí)沒(méi)有基極電流和集電極電流，此時(shí)集電極電流變化與基極反相，在輸入電壓的負(fù)半周，發(fā)射極電位對(duì)于基極電位為正的，此時(shí)由于發(fā)射極加的是正向電壓，才有基極和集電極電流通過(guò)，此時(shí)集電極電流變化與基極同相， 在貼片三極管沒(méi)有加直流偏置時(shí)貼片三極管be結(jié)和ce結(jié)導(dǎo)通，貼片三極管放大電路將只有半個(gè)波輸出將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。
　　晶體管被認(rèn)為是現(xiàn)代歷史中最偉大的發(fā)明之一，在重要性方面可以與印刷術(shù)，汽車和電話等發(fā)明相提并論。晶體管實(shí)際上是所有現(xiàn)代電器的關(guān)鍵活動(dòng)（acTIve）元件。晶體管在當(dāng)今社會(huì)的重要性，主要是因?yàn)榫�體管可以使用高度自動(dòng)化的過(guò)程，進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的能力，因而可以不可思議地達(dá)到極低的單位成本。
　　雖然數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的單體晶體管還在使用，但是絕大多數(shù)的晶體管是和電阻、電容一起被裝配在微芯片（芯片）上以制造完整的電路。模擬的或數(shù)字的或者這兩者被集成在同一塊芯片上。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜芯片的成本是相當(dāng)高的，但是當(dāng)分?jǐn)偟酵ǔ０偃f(wàn)個(gè)生產(chǎn)單位上，每個(gè)芯片的價(jià)格就是最小的。一個(gè)邏輯門包含20個(gè)晶體管，而2005年一個(gè)高級(jí)的微處理器使用的晶體管數(shù)量達(dá)2.89億個(gè)。
　　晶體管的低成本、靈活性和可靠性使得其成為非機(jī)械任務(wù)的通用器件，例如數(shù)字計(jì)算。在控制電器和機(jī)械方面，晶體管電路也正在取代電機(jī)設(shè)備，因?yàn)樗�通常是更便宜、更有效地，僅僅使用標(biāo)準(zhǔn)集成電路并編寫計(jì)算機(jī)程序來(lái)完成同樣的機(jī)械任務(wù)，使用電子控制，而不是設(shè)計(jì)一個(gè)等效的機(jī)械控制。
　　因?yàn)榫�體管的低成本和后來(lái)的電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字化信息的浪潮來(lái)到了。由于計(jì)算機(jī)提供快速的查找、分類和處理數(shù)字信息的能力，在信息數(shù)字化方面投入了越來(lái)越多的精力。今天的許多媒體是通過(guò)電子形式發(fā)布的，最終通過(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化和呈現(xiàn)為模擬形式。受到數(shù)字化革命影響的領(lǐng)域包括電視、廣播和報(bào)紙。
7 j1 m9 J! C; D/ F7 s+ i: R0 T) i　　【晶體管分類】
　　按半導(dǎo)體材料和極性分類
　　按晶體管使用的半導(dǎo)體材料可分為硅材料晶體管和鍺材料晶體管。按晶體管的極性可分為鍺NPN型晶體管、鍺PNP晶體管、硅NPN型晶體管和硅PNP型晶體管。
: A/ n  l! N- H* ^( V! W, R　　按結(jié)構(gòu)及制造工藝分類
$ z: [3 \9 X/ w) h2 a　　晶體管按其結(jié)構(gòu)及制造工藝可分為擴(kuò)散型晶體管、合金型晶體管和平面型晶體管。
　　按電流容量分類
　　晶體管按電流容量可分為小功率晶體管、中功率晶體管和大功率晶體管。
　　按工作頻率分類
* l0 n- y, N# X# c: ~- x( I　　晶體管按工作頻率可分為低頻晶體管、高頻晶體管和超高頻晶體管等。
6 C' ~1 I, C9 U( [; r' N- A　　按封裝結(jié)構(gòu)分類
　　晶體管按封裝結(jié)構(gòu)可分為金屬封裝（簡(jiǎn)稱金封）晶體管、塑料封裝（簡(jiǎn)稱塑封）晶體管、玻璃殼封裝（簡(jiǎn)稱玻封）晶體管、表面封裝（片狀）晶體管和陶瓷封裝晶體管等。其封裝外形多種多樣。
" h8 i3 D& t: t" x/ A0 s　　按功能和用途分類
, }  D, r# D) r8 b: @　　晶體管按功能和用途可分為低噪聲放大晶體管、中高頻放大晶體管、低頻放大晶體管、開(kāi)關(guān)晶體管、達(dá)林頓晶體管、高反壓晶體管、帶阻晶體管、帶阻尼晶體管、微波晶體管、光敏晶體管和磁敏晶體管等多種類型。
7 h2 \+ d; x3 [- S2 A) n5 I　　【晶體管出現(xiàn)的意義】
7 v* V8 q* _( \$ |　　晶體管的出現(xiàn)，是電子技術(shù)之樹(shù)上綻開(kāi)的一朵絢麗多彩的奇葩。
  c) ^( Z/ i% T! u) N; V6 I　　同電子管相比，晶體管具有諸多優(yōu)越性：
0 O* z3 l: t7 r1 K) B4 M　�、倬�體管的構(gòu)件是沒(méi)有消耗的。無(wú)論多么優(yōu)良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。由于技術(shù)上的原因，晶體管制作之初也存在同樣的問(wèn)題。隨著材料制作上的進(jìn)步以及多方面的改善，晶體管的壽命一般比電子管長(zhǎng)100到1000倍，稱得起永久性器件的美名。
　�、诰�體管消耗電能極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產(chǎn)生自由電子。一臺(tái)晶體管收音機(jī)只要幾節(jié)干電池就可以半年一年地聽(tīng)下去，這對(duì)電子管收音機(jī)來(lái)說(shuō)，是難以做到的。
　�、劬�體管不需預(yù)熱，一開(kāi)機(jī)就工作。例如，晶體管收音機(jī)一開(kāi)就響，晶體管電視機(jī)一開(kāi)就很快出現(xiàn)畫面。電子管設(shè)備就做不到這一點(diǎn)。開(kāi)機(jī)后，非得等一會(huì)兒才聽(tīng)得到聲音，看得到畫面。顯然，在軍事、測(cè)量、記錄等方面，晶體管是非常有優(yōu)勢(shì)的。
　　④晶體管結(jié)實(shí)可靠，比電子管可靠100倍，耐沖擊、耐振動(dòng)，這都是電子管所無(wú)法比擬的。另外，晶體管的體積只有電子管的十分之一到百分之一，放熱很少，可用于設(shè)計(jì)小型、復(fù)雜、可靠的電路。晶體管的制造工藝雖然精密，但工序簡(jiǎn)便，有利于提高元器件的安裝密度。
) h% ?4 m- ?, O; j　　正因?yàn)榫�體管的性能如此優(yōu)越，晶體管誕生之后，便被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)以及人們?nèi)粘Ｉ�活中�?953年，首批電池式的晶體管收音機(jī)一投放市場(chǎng)，就受到人們的熱烈歡迎，人們爭(zhēng)相購(gòu)買這種收音機(jī)。接著，各廠家之間又展開(kāi)了制造短波晶體管的競(jìng)賽。此后不久，不需要交流電源的袖珍“晶體管收音機(jī)”開(kāi)始在世界各地出售，又引起了一個(gè)新的消費(fèi)熱潮。
# g% j8 Q0 @' h4 }8 p/ h: f/ Q+ ]　　由于硅晶體管適合高溫工作，可以抵抗大氣影響，在電子工業(yè)領(lǐng)域是最受歡迎的產(chǎn)品之一。從1967年以來(lái)，電子測(cè)量裝置或者電視攝像機(jī)如果不是“晶體管化”的，那么就別想賣出去一件。輕便收發(fā)機(jī)，甚至車載的大型發(fā)射機(jī)也都晶體管化了。
　　另外，晶體管還特別適合用作開(kāi)關(guān)。它也是第二代計(jì)算機(jī)的基本元件。人們還常常用硅晶體管制造紅外探測(cè)器。就連可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾姵亍�—太�?yáng)能電池也都能用晶體管制造。這種電池是遨游于太空的人造衛(wèi)星的必不可少的電源。晶體管這種小型簡(jiǎn)便的半導(dǎo)體元件還為縫紉機(jī)、電鉆和熒光燈開(kāi)拓了電子控制的途徑。
　　從1950年至1960年的十年間，世界主要工業(yè)國(guó)家投入了巨額資金，用于研究、開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)晶體管和半導(dǎo)體器件。例如，純凈的鍺或硅半導(dǎo)體，導(dǎo)電性能很差，但加入少量其它元素（稱為雜質(zhì)）后，導(dǎo)電性能會(huì)提高許多。但是要想把定量雜質(zhì)正確地熔入鍺或硅中，必須在一定的溫度下，通過(guò)加熱等方法才能實(shí)現(xiàn)。而一旦溫度高于攝氏75度，晶體管就開(kāi)始失效。為了攻克這一技術(shù)難關(guān)，美國(guó)政府在工業(yè)界投資數(shù)百萬(wàn)美元，以開(kāi)展這項(xiàng)新技術(shù)的研制工作。在這樣雄厚的財(cái)政資助下，沒(méi)過(guò)多久，人們便掌握了這種高熔點(diǎn)材料的提純、熔煉和擴(kuò)散的技術(shù)。特別是晶體管在軍事計(jì)劃和宇宙航行中的威力日益顯露出來(lái)以后，為爭(zhēng)奪電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，世界各國(guó)展開(kāi)了激烈的競(jìng)爭(zhēng)。為實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型化，人們不惜成本，紛紛給電子工業(yè)以巨大的財(cái)政資助。
　　自從1904年弗萊明發(fā)明真空二極管，1906年德福雷斯特發(fā)明真空貼片三極管以來(lái)，電子學(xué)作為一門新興學(xué)科迅速發(fā)展起來(lái)。但是電子學(xué)真正突飛猛進(jìn)的進(jìn)步，還應(yīng)該是從晶體管發(fā)明以后開(kāi)始的。尤其是PN結(jié)型晶體管的出現(xiàn)，開(kāi)辟了電子器件的新紀(jì)元，引起了一場(chǎng)電子技術(shù)的革命。在短短十余年的時(shí)間里，新興的晶體管工業(yè)以不可戰(zhàn)勝的雄心和年輕人那樣無(wú)所顧忌的氣勢(shì)，迅速取代了電子管工業(yè)通過(guò)多年奮斗才取得的地位，一躍成為電子技術(shù)領(lǐng)域的排頭兵。
　　【晶體管的作用】
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( s" z2 p4 \! j- _" g9 H/ I4 ~　　現(xiàn)在的功率晶體管能控制數(shù)百千瓦的功率，使用功率晶體管作為開(kāi)關(guān)有很多優(yōu)點(diǎn)，主要是；(1)容易關(guān)斷，所需要的輔助元器件少，
/ w3 D. u/ }) ~  f4 b3 E$ i# C' \　　(2)開(kāi)關(guān)迅速，能在很高的頻率下工作，
. E9 C+ i. N1 |# m. V& L0 c　　(3)可得到的器件耐壓范圍從100V到700V，應(yīng)有盡有．幾年前，晶體管的開(kāi)關(guān)能力還小于10kW。目前，它已能控制高達(dá)數(shù)百千瓦的功率。這主要?dú)w功于物理學(xué)家、技術(shù)人員和電路設(shè)計(jì)人員的共同努力，改進(jìn)了功率晶體管的性能。如(1)開(kāi)關(guān)晶體管有效芯片面積的增加，
　　(2)技術(shù)上的簡(jiǎn)化，
3 |" C. O" L1 P; K2 Z5 x4 f! T　　(3)晶體管的復(fù)合——達(dá)林頓，
　　(4)用于大功率開(kāi)關(guān)的基極驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。 、（二）直接工作在整流380V市電上的晶體管功率開(kāi)關(guān)晶體管復(fù)合(達(dá)林頓)和并聯(lián)都是有效地增加晶體管開(kāi)關(guān)能力的方法。
7 R1 V- _# _, m3 H　　在這樣的大功率電路中，存在的主要問(wèn)題是布線。很高的開(kāi)關(guān)速度能在很短的連接線上產(chǎn)生相當(dāng)高的干擾電壓。
9 _  s. b  ]* [( P6 @! T2 H　�。ㄈ�）簡(jiǎn)單和優(yōu)化的基極驅(qū)動(dòng)造就的高性能
　　今日的基極驅(qū)動(dòng)電路不僅驅(qū)動(dòng)功率晶體管，還保護(hù)功率晶體管，稱之為“非集中保護(hù)” (和集中保護(hù)對(duì)照)。集成驅(qū)動(dòng)電路的功能包括：
- f  ]5 x2 Z: V/ [- u2 T- R　　(1)開(kāi)通和關(guān)斷功率開(kāi)關(guān)；
7 R- T, m& h5 p5 [' N　　(2)監(jiān)控輔助電源電壓；
8 l+ a; I- @! A  ~5 F1 c; w4 M　　(3)限制最大和最小脈沖寬度；
" ?: C9 B+ X  N8 S3 A　　(4)熱保護(hù)；
　　(5)監(jiān)控開(kāi)關(guān)的飽和壓降。
$ M4 S0 V( o2 p　　品牌：ST MICROELECTRONICS SEMI
. `4 G+ i9 E  m6 m% N　　型號(hào)：BAT54JFILM http://www.dzsc.com/ic-detail/9_2590.html
% m! g' ]4 h. G7 n　　應(yīng)用范圍：振蕩
　　材料：其他
　　封裝形式：sop dip
　　二極管類型：肖特基
/ c9 X" C# R1 p! p; R　　Voltage-DCReverse(Vr)(Max)：40V
2 _/ o4 I( u) ^( Y' ?5 N　　電流-平均整流（Io）：300mA（DC）
4 y- k- W# z7 @( G/ ~　　不同If時(shí)的電壓-正向（Vf）：900mV @ 100mA
0 }# v9 \! S; A" o6 A　　速度：快速恢復(fù) =< 500 ns，> 200mA（Io）
　　反向恢復(fù)時(shí)間（trr）：5ns
　　不同 Vr時(shí)的電流-反向漏電流：1?A @ 30V
4 J; b- i# h' _+ D- A& X　　不同 Vr，F(xiàn)時(shí)的電容：10pF @ 1V，1MHz
1 o0 N1 E8 b7 ]8 L( k# `- \) ]4 N　　安裝類型：表面貼裝
　　封裝/外殼：SOD-323
　　工作溫度-結(jié)：-40°C ~ 150°C


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