晶体管 - 基础知识，类型和占用模式

晶体管的介绍:

早些时候，电子设备的关键和重要部件是真空管;这是一种常用的电子管控制电流。真空管工作但是庞大，需要更高的工作电压，高功耗，效率降低，并且阴极电子发射材料进行操作。因此，最终作为热量缩短了管本身的寿命。为了克服这些问题，John Bardeen，Walter Brattain和William Shockley在1947年的贝尔实验室中发明了一个晶体管。这个新设备是更优雅的解决方案，以克服真空管的许多基本局限性。

晶体管是可以进行和绝缘的半导体器件。晶体管可以充当开关和放大器。它将音频波转换为电子波和电阻，控制电子电流。晶体管具有非常长的寿命，尺寸较小，可以在较低电压供应上运行，以便更大的安全性，并且不需要无丝电流。第一个晶体管用锗制造。晶体管使用与真空管三极管相同的功能，但是使用半导体结代替真空室中的加热电极。它是现代电子设备的基本构建块，并在现代电子系统中发现。

晶体管基础：

晶体管是三端装置。即，

• 底座:负责激活晶体管。
• 集电极:这是正极导线。
• 这是负极引线。

晶体管背后的基本思想是，它可以通过改变流过第二通道的更小电流的强度来控制电流的流程。

晶体管的类型：

存在两种类型的晶体管;它们是双极连接晶体管（BJT），场效应晶体管（FET）。小电流在底座和发射器之间流动;基站可以控制收集器和发射极端子之间的较大电流。对于场效应晶体管，它还具有三个端子，它们是栅极，源极和漏极，并且栅极处的电压可以控制源极和漏极之间的电流。BJT和FET的简单图表如下图所示：

如您所见，晶体管有各种不同的尺寸和形状。所有这些晶体管共同的一件事是它们每个都有三个引线。

• 双极结型晶体管:

双极连接晶体管（BJT）具有连接到三个掺杂半导体区域的三个端子。它配有两种类型，p-n-p和n-p-n。

P-N-P晶体管，由两层P掺杂材料之间的N掺杂半导体组成。进入收集器的基极电流在其输出处被放大。

也就是说，当PNP晶体管处于开启状态时，它的基极相对于发射极被拉低。当器件处于转发有源模式时，PNP晶体管的箭头表示电流流向。

N-P-N晶体管组成的一层P掺杂半导体在两层N掺杂材料之间。通过放大电流，我们得到高收集器和发射极电流。

即，当NPN晶体管相对于发射器时，当其底座被拉低时。当晶体管处于状态时，电流在晶体管的集电极和发射极之间。基于P型区域的少数载波，电子从发射器移动到收集器。它允许更大的电流和更快的操作;因此，今天使用的大多数双极晶体管是NPN。

• 场效应晶体管（FET）：

场效应晶体管是单极晶体管，N沟道FET或P沟道FET用于传导。FET的三个端子是源极，栅极和漏极。上面显示了基本的N沟道和P沟道FET。对于N沟道FET，该装置由N型材料构成。在源极和漏极之间，然后型材料用作电阻器。

该晶体管控制有关孔或电子的正负载体。通过移动正极和负电荷载体形成FET通道。由硅制成的FET通道。

FET，MOSFET，JFET等有许多类型的FET应用在低噪声放大器，缓冲放大器和模拟开关中。

双极结型晶体管偏置

晶体管是几乎所有电路所必需的最重要的半导体有源器件。它们用作电路中的电子开关，放大器等。晶体管可以是在电子电路中具有不同功能的NPN，PNP，FET，JFET等。为了适当的电路工作，有必要使用电阻网络偏置晶体管。操作点是显示集电极 - 发射极电压和没有输入信号的集电极电流的输出特性的点。操作点也称为偏置点或Q点（静止点）。

偏置是指提供电阻、电容或电源电压等，以提供晶体管的适当工作特性。直流偏置用于获得在特定集电极电压下的直流集电极电流。这个电压和电流的值用q点表示。在晶体管放大器配置中，IC (max)是可以流过晶体管的最大电流，VCE (max)是施加在器件上的最大电压。要使晶体管作为放大器工作，负载电阻RC必须连接到集电极上。偏置设置直流工作电压和电流到正确的水平，以便交流输入信号可以被晶体管适当放大。正确的偏置点在晶体管的完全开启或完全关闭状态之间的某个地方。这个中心点是q点，如果晶体管适当偏置，q点将是晶体管的中心工作点。当输入信号在整个周期内波动时，这有助于输出电流的增加和减少。

为了设定晶体管的正确Q点，收集电阻器用于将集电极电流设定为恒定和稳定值，而没有任何信号。该稳定的直流操作点由电源电压的值和基部偏置电阻的值设定。基础偏置电阻用于包括公共基础，公共集电器和公共发射器配置的所有三个晶体管配置中。

偏置的模式:

以下是晶体管基座偏置的不同模式：

1.当前偏置：

如图1所示，用两个电阻RC和RB来设置基极偏置。这些电阻器以固定的偏置电流建立晶体管的初始工作区域。

晶体管通过RB向正基极偏置电压的向前偏置。前向基极 - 发射极电压降为0.7伏。因此，目前通过RB是我_B.= (V_CC.- - - - - - V_是） / 一世_B.

2.反馈偏置：

图2显示了通过使用反馈电阻器的晶体管偏置。从集电极电压获得基础偏压。收集器反馈确保晶体管始终偏置在有源区域中。当集电极电流增加时，收集器下降的电压下降。这减少了基础驱动器，这又会降低收集电流。该反馈配置非常适用于晶体管放大器设计。

3.双反馈偏置：

图3显示了如何使用双反馈电阻实现偏置。

通过使用两个电阻器RB1和RB2通过增加通过基础偏置电阻器的电流来增加关于β变化的稳定性。在这种配置中，RB1中的电流等于收集电流的10％。

4.划分偏置：

图4显示了分压器偏置，其中两个电阻RB1和RB2连接到晶体管基部形成分压器网络。晶体管因RB2上的压降而产生偏差。这种偏置结构广泛应用于放大电路中。

5.双基偏置：

图5为双反馈稳定化。它同时利用发射极和集电极的基极反馈，通过控制集电极电流来提高稳定性。选择电阻值时，应设置发射极电阻上的压降为电源电压的10%，通过RB1的电流为集电极电流的10%。

晶体管的优点：

1. 较小的机械敏感性。
2. 较低的成本和更小的尺寸，特别是在小信号电路中。
3. 低操作电压，用于更大的安全性，降低成本和更严格的间隙。
4. 寿命长。
5. 阴极加热器无功耗。
6. 快速切换。

它可以支持互补对称电路的设计，真空管不可能。如果您对此主题或电气有任何疑问电子项目留下下面的评论。