晶体管与其应用
晶体管的原理及应用
晶体管的原理及应用引言晶体管是现代电子技术中一种重要的电子元件，广泛用于各种电子设备中，如计算机、手机、电视等。
本文将介绍晶体管的原理及其应用。
晶体管的原理晶体管是一种半导体器件，由三个不同类型的半导体材料组成：n型半导体、p型半导体和一个位于两者之间的绝缘层（隔离层）。
晶体管的工作原理主要涉及两种常见的晶体管：NPN型和PNP型。
以下是其工作原理的概述：1.NPN型晶体管:•基极（B）：连接控制电流流动的输入信号。
•发射极（E）：电流进入晶体管的地方。
•集电极（C）：控制从发射极到集电极的电流流向和放大率。
当正向电流（从发射极到基极）施加到基极上时，电子从发射极进入基极，并穿过绝缘层进入集电极。
在它们通过绝缘层之前，它们将通过基极和集电极之间的区域放大数倍。
这使得晶体管成为一种可以放大信号的电子器件。
2.PNP型晶体管：•基极（B）：连接控制电流流动的输入信号。
•发射极（E）：电流进入晶体管的地方。
•集电极（C）：控制从发射极到集电极的电流流向和放大率。
PNP型晶体管与NPN型晶体管的工作原理相似，唯一的区别在于电流的流动方向是相反的。
当负极电流施加到基极上时，电子会从发射极进入基极，并流向集电极。
晶体管的应用晶体管作为一种基础电子器件，在电子技术中扮演着重要的角色。
以下是晶体管在不同领域中的一些常见应用：1.放大器晶体管具有放大信号的能力，因此广泛应用于放大器电路中。
无线电、音频设备和通信设备中都需要放大器，晶体管通过放大输入信号输出更强的信号。
2.开关晶体管可以用作开关，控制电流的通断。
通过输入的电流或电压信号，晶体管可以在开关状态之间切换。
这种特性使其在数字电路和逻辑电路中得到广泛应用。
3.振荡器晶体管也可以用作电子振荡器的一部分，产生稳定的振荡信号。
一些常见的振荡器应用包括无线电发射器和时钟电路。
4.计算机晶体管是计算机技术中的核心组件。
集成电路上的晶体管成千上万，通过控制和放大电流，实现计算机内部的运算和数据处理。
场效应晶体管及其应用
其中IDO是uGS=2UGS(th)时的漏极电流。 漏源电压为
U DS U DD I D RD RS
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场效应管及应用
2.动态分析： （1）场效应晶体管的微变等效模型
16
场效应管及应用
（2）微变等效电路分析法： 1）电压放大倍数
U i U gs
U o I d ( RD // RL ) gmU gs ( RD // RL )
7
场效应管及应用
3、特性曲线
（1）转移特性曲线
图 a 所示为增强型 NMOS 管的转移特性曲线。
当uGS ＜UGS(th) 时，iD=0； 当 u GS ＞ U GS(th) 时，开始 产生漏极电流，并且随着 u G S 的增大而增大，因此 称之为增强型 NMOS 管。 漏极电流 i D 的大小符合下 列公式：
uDS 常数
(3) 极限参数
场效应晶体管的极限参数主要有漏源击穿电压 U(BR)DS、栅源击穿电压U(BR)GS和最大漏极耗散功 率PDM等。
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场效应管及应用
*场效应管使用注意事项
(1) 在使用场效应晶体管时应注意漏源电压、漏源电流、栅 源电压、耗散功率等参数不应超过最大允许值。 (2) 场效应晶体管在使用中要特别注意对栅极的保护 。 (3)场效应晶体管的漏极和源极互换时，其伏安特性没有明 显的变化，但有些产品出厂时已经将源极和衬底连在一起 ，其漏极和源极就不能互换。 (4)场效应晶体管属于电压控制器件，有极高的输入阻抗， 为保持管子的高输入特性，焊接后应对电路板进行清洗。 (5) 在安装场效应晶体管时，要尽量避开发热元件，对于功 率型场效应晶体管，要有良好的散热条件，必要时应加装 散热器，以保证其能在高负荷条件下可靠地工作。
晶体管及其应用
晶体管及其应用
随着科技的发展，人们对于电子元器件的需求越来越高。
而晶
体管正是其中一种至关重要的元器件，其应用涉及到电子产品的
方方面面。
晶体管，英文名Transistor，简称为“晶管”，起源于20世纪50
年代初期。
晶体管是一种半导体元器件，主要由三个不同掺杂的
材料构成。
它的外形与二极管相似，主要由基极、发射极和集电
极构成。
使用晶体管代替真空管成为电子行业的重要里程碑。
与真空管
相比，晶体管具有体积小、重量轻、使用方便、成本低等优点，
因此被广泛应用在放大、开关和稳压等电路中。
晶体管的发明，是电子产业发展历程中的一个重要节点。
它是
人工造物的产物，具有薄而轻的特点。
在集成电路或封装电路中，晶体管的体积极小，能够实现高密度集成。
同时，晶体管无需热
量改变工作状态，保证了元器件的高可靠性。
晶体管被广泛应用于电子产品中，如收音机、电视、电话、计算机等。
晶体管在智能手机、GPS、航空航天、卫星通信等领域的应用也十分广泛。
除此之外，晶体管还应用于电动汽车、光纤通信、医疗仪器、消费电子等领域。
晶体管的广泛应用，推动了人类社会的不断进步。
它的不断革新和创新，为各个领域的应用提供了更多的可能。
从随处可见的电子设备中，我们也能体会到晶体管所带来的便利。
晶体管的概念还在不断被重新解读和应用。
晶体管技术的研究和发展永远不会停止，这必将带来一个更加辉煌的电子行业未来。
晶体管的作用与应用范围
晶体管的作用与应用范围晶体管，又叫“晶体三极管”，是20世纪50年代后期诞生的一种电子元器件，被誉为半导体器件的“明珠”。
晶体管具有放大、开关、振荡等功能，广泛应用于各种电子电器设备中。
本文将介绍晶体管的作用和应用范围，并探讨其在现代社会中的重要性。
一、晶体管的作用晶体管是一种半导体元件，它由三个掺杂不同材料（P型半导体、N型半导体和P型半导体）的晶片构成，常用的晶体管结构是PNP型和NPN型。
当晶体管的火蜥蜴结束呈现一个低阻状态时，晶体管就被视为“导通”状态，允许大电流流过它。
而当火蜥蜴开始恢复到一个高阻状态时，晶体管就被视为“截止”状态，电流就不再流过它。
晶体管的主要作用是放大电信号（电流或电压），以及控制电信号。
在放大电流和电压的过程中，晶体管能够将微弱的信号放大到足以应用的水平，以便驱动其他电路和设备。
在晶体管的控制下，可以用极小的电流控制大电流，从而实现对电路的精确控制。
二、晶体管的应用范围1.计算机器：晶体管是计算机的重要组成部分，它被用来创建和维护许多现代计算机中的逻辑门，这种逻辑门被用来实现计算、运算和存储数据。
2.放大器：晶体管已广泛应用于各种放大器中，如收音机和电视机。
在这些设备中，晶体管作为接收器和放大器。
它被用来接收信号，放大信号，并将信号传递到电视和音响设备中。
3.模拟电路：晶体管是各种模拟电路中广泛应用的重要部分。
模拟电路通常用于模拟真实世界中的信号，并将信号转换为数字或其他形式的电信号。
晶体管可以帮助控制这些信号，并确保它们以一种可控的方式传递。
4.计时器：晶体管被广泛应用于各种计时器中，如钟表等。
晶体管能够以计时器的形式工作，以实现在给定时间间隔内执行任务的能力。
它可以通过将一个晶体管的输出信号与一个计时器相结合来创建一个精确的计时器。
5.军事通信：晶体管在各种军事通信设备中使用广泛。
军用通信设备必须能够在不同的条件下信号传递，并且必须能够在极端环境下稳定运行。
晶体管可以帮助实现这些特性，并确保通信系统在任何时间都能够正常运行。
晶体管的物理原理与应用
晶体管的物理原理与应用
晶体管源于西蒙斯晶体管，是一种电子器件，常用于放大与开
关电路。
晶体管由半导体材料制成，其内部结构比二极管复杂。
晶体管的物理原理
晶体管由三个区域组成：基区、发射区和集电区。
基区与发射
区之间形成p-n结，而发射区与集电区之间形成另一p-n结。
根据
二极管的原理，当p-n结处加上正向电压时，电流可以流过p-n结；而在反向电压时，该电流被阻断。
在晶体管中，通过控制基区与
发射区p-n结的电势差，可以使电流在集电区与发射区之间流通或者阻断。
晶体管的应用
晶体管的应用非常广泛。
其中最主要的是放大与开关电路。
在放大电路中，晶体管可以将小电流放大为大电流。
这种应用
是在收音机、电视和其他类似设备中非常常见的。
在这些设备中，晶体管被用于放大电信号。
在数字电路中，晶体管可以作为开关使用。
晶体管的极性依赖于电势差的方向。
一旦电势差超过某一个阈值时，晶体管会开始导通电流。
这种应用是在计算机中非常常见的。
总结
晶体管是一种电子器件，其内部结构比二极管复杂。
晶体管的物理原理主要是在基区与发射区之间形成p-n结，而发射区与集电区之间形成另一p-n结。
在晶体管中，通过控制基区与发射区p-n 结的电势差，可以使电流在集电区与发射区之间流通或者阻断。
晶体管的应用非常广泛，主要包括放大与开关电路。
在放大电路中，晶体管可以将小电流放大为大电流，在数字电路中，晶体管可以作为开关使用。
电路中的半导体元件二极管与晶体管的原理与应用
电路中的半导体元件二极管与晶体管的原理与应用在电子学中，半导体元件是电路中不可或缺的组成部分。
其中，二极管和晶体管是最为基础且重要的两种半导体元件。
本文将重点介绍二极管和晶体管的原理以及它们在电路中的应用。
一、二极管的原理与应用1. 二极管的原理二极管是一种具有两个电极（阳极和阴极）的半导体器件，其内部包含 pn 结（半导体材料的 p 区和 n 区之间的结构）。
当外加电压施加在二极管上时，如果正极连接在 p 区，负极连接在 n 区，形成正向偏置，二极管处于导通状态。
而如果正极连接在n 区，负极连接在p 区，形成反向偏置，二极管则处于截止状态。
二极管的主要功能是实现电路中的整流作用，将交流信号转换为直流信号。
在交流电源中，正弦波会通过二极管的导通和截止状态，在保持电流方向一致的情况下，使得电流变成单向流动，从而实现了交流电到直流电的转换。
2. 二极管的应用（1）整流器：在电源中使用二极管作为整流器，将交流信号转换为直流信号，以满足各种电器设备对直流电源的需求。
（2）保护电路：二极管具有截止状态下的高电阻特性，可用于保护电路中其他元件，防止过电压损坏器件。
（3）电压稳定器：通过合理选择二极管和电阻的数值，可以制作出稳定的电压，用于保护后续的电路元件。
二、晶体管的原理与应用1. 晶体管的原理晶体管是一种半导体器件，由三个区域组成：发射区（Emitter）、基极区（Base）和集电区（Collector）。
其中，发射区和集电区的材料为 n 型半导体，基极区的材料为 p 型半导体。
晶体管的工作原理可以通过三种不同的工作模式来解释：放大器、开关和调制。
其中，最常见的是放大器模式，晶体管可以放大输入信号的幅度。
2. 晶体管的应用（1）放大器：晶体管可以将微弱的信号放大至较大的幅度，应用于音频放大器、射频放大器等领域。
（2）开关：晶体管可以用作开关，控制电流的通断，应用于计算机逻辑电路、自动控制系统等。
（3）振荡器：晶体管可以通过正反馈效应形成振荡电路，产生连续可靠的交流信号。
柔性晶体管技术研究及其应用
柔性晶体管技术研究及其应用第一章晶体管技术概述晶体管是一种半导体器件，被广泛应用于电子设备中。
它的主要功能是放大电子信号、开关电路和控制电流。
晶体管的发明是电子工业历史上的里程碑事件，它的出现推动了现代电子技术的发展。
晶体管技术的应用一直是电子领域的研究热点，随着科技的不断发展，晶体管技术也在不断地升级和改进。
第二章柔性晶体管技术的发展柔性晶体管技术是一种新型的晶体管技术，它采用柔性的薄膜基底代替刚性的硅片基底。
它具有良好的柔性和可塑性，可以在曲面或弯曲的表面上使用。
柔性晶体管的发明是为了解决传统硅基晶体管的局限性，使得电子器件更加适应复杂的应用场景。
柔性晶体管技术的发展始于20世纪80年代，当时学者们尝试使用高分子材料来代替传统的硅片基底，但是该技术需要解决很多技术难题。
随着科技的不断发展，各种新型材料和制备技术的出现，使得柔性晶体管技术得以快速发展。
现在，柔性晶体管技术已成为电子领域的研究热点，被广泛应用于智能穿戴设备、可穿戴医疗设备、智能家居等领域。
第三章柔性晶体管技术的应用柔性晶体管技术的应用非常广泛，涉及医疗、军事、航空、航天、汽车等多个领域。
这里我们主要介绍其在智能穿戴设备和可穿戴医疗设备中的应用。
3.1 智能穿戴设备随着科技的不断发展，智能穿戴设备越来越受欢迎。
智能手表、智能眼镜、智能手环等智能穿戴设备的出现，改变了人们的生活方式和工作方式。
这些设备中使用的芯片和传感器需要具备柔性。
柔性晶体管技术可以使这些智能穿戴设备更加轻便、舒适，可以更好地贴合人体皮肤。
同时，柔性晶体管的可弯曲性，可以满足人体各个部位的弯曲和变化，保证设备的正常使用。
3.2 可穿戴医疗设备可穿戴医疗设备是一种正在快速发展的医疗设备，它可以监测患者的生命体征、跟踪患者的健康状况等。
传统的医疗设备需要连接大型仪器，不便于患者使用，并且无法监测患者的实时健康状况。
可穿戴医疗设备使用柔性晶体管技术可以使得医疗设备更加贴合患者的皮肤，增加患者的舒适性，并且能够监测患者的各项生理指标，及时提醒医生和患者，使医疗更加精确、实时和高效。
晶体管技术的演变和应用
晶体管技术的演变和应用晶体管技术是现代信息社会中最为重要的发明之一，它的出现不仅让计算机技术得以高速发展，还推动了无线通信、电视、音响等多种行业的迅猛发展。
现如今，晶体管已经成为了“信息时代”中最基本和最重要的元器件。
但是，我们是否了解晶体管技术的演变和应用呢？本文将为您解答。
一、晶体管的起源1947年12月23日，美国贝尔实验室的三位物理学家John Bardeen、Walter Brattain和William Shockley，成功地制造出了第一只晶体管。
这一发明使得原本庞大复杂的电子管被一个简单而小巧的器件所替代。
晶体管可以实现同样的电子管功能，而且价格低廉、占用空间小、更加寿命长久。
二、晶体管技术的演变1. 第一代晶体管第一代晶体管只有单个PN结构，称为单极晶体管。
但是，单极晶体管面对噪音、线性和功率问题时，效果并不准确。
后来人们在单极晶体管结构中加入PNP或NPN结构，以防止噪音、提高线性以及增大功率。
这时候的晶体管结构就称为双极晶体管。
2. 第二代晶体管第二代晶体管主要解决的问题是频率响应慢、速度较低、噪音较大等问题。
这种晶体管采用倍增器、密集阵列等技术，使得其工作速度得到了普遍提高。
3. 第三代晶体管在第三代晶体管中，开关速度创了历史新纪录。
晶体管的切换速度有了本质上的提升，使用材料也得到了革命性的改善。
也是在这一代中出现了一些特殊用途的晶体管，如示波管、场效应晶体管等。
三、晶体管的应用现代社会离不开电脑，而晶体管是电脑核心组件之一。
晶体管还应用于无线通信、电视、音响等许多领域。
1. 计算机如今，仅有一个芯片上就容纳有数十亿个晶体管，而老式的晶体管电路只有几十步。
这使得计算机和其他电子设备的效率和稳定性得到大幅提升。
2. 无线通信无线通信包括移动电话、Wi-Fi和蓝牙，这些都需要晶体管技术来传输数据。
现在，一些先进的无线通信技术，如5G和物联网，需要无数晶体管进行数据的处理和传输。
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7.2 晶体二极管及其应用
7.2.1 晶体二极管
A 基本结构
(a) 点接触型
(b)面接触型
结面积小、 结电容小、正 向电流小。用 于检波和变频 等高频电路。
半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别。 晶体管与其应用
半导体的导电特性： 热敏性：当环境温度升高时，导电能力显著增强
(可做成温度敏感元件，如热敏电阻)。 光敏性：当受到光照时，导电能力明显变化 (可做
成各种光敏元件，如光敏电阻、光敏二极 管、光敏三极管等)。 掺杂性：往纯净的半导体中掺入某些杂质，导电 能力明显改变(可做成各种不同用途的半导 体器件，如二极管、晶体管和晶闸管等）。
二、 N型半导体和 P 型半导体
在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素）, 形成杂质半导体。 在常温下即可
变为自由电子 掺入五价元素
Si
Si
pS+i
Si
掺杂后自由电子数目
多余 大量增加，自由电子导电 电子 成为这种半导体的主要导
电方式，称为电子半导体
或N型半导体。
失去一个 电子变为 正离子
磷原子 在N 型半导体中自由电子是 多数载流子，空穴是少数载
（a. 电子电流、b.空穴电流）
晶体管与其应用
三、 PN结的形成
PN结是通过特殊的半导体制造技术，在一块半 导体基片上掺入不同的杂质，使其一边为N型半导 体，另一边为P型半导体，其交界面便形成了PN结。
P 型半导体
N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
空穴
价电子
这一现象称为本征激发。 温度愈高，晶体中产
生的自由电子便愈多。
在外电场的作用下，空穴吸引相邻原子的价电子
来填补，而在该原子中出现一个空穴，其结果相当
于空穴的运动（相当于晶正体管电与其荷应用的移动）。
本征半导体的导电机理
当半导体两端加上外电压时，在半导体中将出现 两部分电流 :
(1)自由电子作定向运动 电子电流 (2)价电子递补空穴 空穴电流 自由电子和空穴都称为载流子。
流子。 晶体管与其应用
Si
Si
BS–i
Si
硼原子 接受一个 电子变为 负离子
空穴
掺入三价元素 掺杂后空穴数目大量
增加，空穴导电成为这
种半导体的主要导电方
式，称为空穴半导体或
P型半导体。
在 P 型半导体中空穴是多
数载流子，自由电子是少数
载流子。
无论N型或P型半导体都是中性的，对外不显电性。 晶体管与其应用
PN 结变宽
－－－ － －－ －－－ － －－ －－－－ － －
+++ +++ +++
+++ +++ +++
P
IR
内电场 外电场
–+
N
内电场被加 强，少子的漂 移加强，由于 少子数量很少， 形成很小的反 向电流。
PN 结加反向电压时，PN结变宽，反向电流较小， 反向电阻较大，PN结处于截止状态。
温度越高少子的数目越多，反向电流将随温度增加。
晶体管与其应用
学习电子技术，就是要掌握常用半导体器件的原 理、特性，以及由这些器件所组成的电子电路的分 析方法。二极管与晶体管是最常用的半导体器件， 而PN结是构成各种半导体器件的基础。
7.1 PN结及其单向导电性
什么是半导体?
半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
例如：硅、锗、硒以及大多数金属氧化物和 硫化物都是半导体。
电子技术
电子管
晶体管 集成电路
晶体管与其应用
电子技术分：
模拟电子技术，
数字电子技术。
t
模拟电子技术研究模拟电路， 数字电子技术研究数子电路。
t
模拟信号是指在时间和数值上都连续的信号。
数字信号是指在时间和数值上都不连续的信 号，即所谓离散的。
晶体管与其应用
第7章 晶体管及其应用
7.1 PN结及其单向导电性 7.2 晶体二极管及其应用 7.3 晶体三极管及基本放大电路 7.4 晶闸管简介
晶体管与其应用
一、本征半导体
完全纯净的、具有晶体结构的半导体，称为本征
半导体。
价电子
Si
Si
共价健
Si
Si
晶体中原子的排列方式
硅单晶中的共价健结构
共价键中的两个电子，称为价电子。
晶体管与其应用
自由电子 本征半导体的导电机理
Si
Si
Si
Si
价电子在获得一定能量 （温度升高或受光照）后， 即可挣脱原子核的束缚， 成为自由电子（带负电）， 同时共价键中留下一个空 位，称为空穴（带正电）。
1. 在杂质半导体中多子的数量与 a （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
2. 在杂质半导体中少子的数量与 b （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。
3. 当温度升高时，少子的数量 c （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。
4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是 b ，N 型半导体中的电流主要是 a 。
浓度差 形成空间电荷区
多子的扩散运动
扩散的结果使 空间晶体电管荷与其区应用变宽。
扩散和漂移 这一对相反的 运动最终达到 动态平衡，空 间电荷区的厚 度固定不变。
四、 PN结的单向导电性
1. PN 结加正向电压（正向偏置） P接正、N接负
PN 结变窄
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + +
PN 结也称空间电荷区、或耗尽层、或内电场、
或阻挡层。
晶体管与其应用
PN结的形成
少子的漂移运动
内电场越强，漂移运 动越强，而漂移使空间 电荷区变薄。
P 型半导体
内电场 N 型半导体
－－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + －－－－－－ + + + + + + 动画 － － － － － － + + + + + +
+ + ++ + + + + ++ + + + + ++ பைடு நூலகம் +
P IF
内电场 N
外电场
+–
内电场被 削弱，多子 的扩散加强， 形成较大的 扩散电流。
PN 结加正向电压时，PN结变窄，正向电流较 大，正向电阻较小，PN结处于导通状态。
晶体管与其应用
2. PN 结加反向电压（反向偏置） P接负、N接正
自由电子和空穴成对地产生的同时，又不断复合。 在一定温度下，载流子的产生和复合达到动态平衡， 半导体中载流子便维持一定的数目。
注意： (1) 本征半导体中载流子数目极少, 其导电性能很差； (2) 温度愈高， 载流子的数目愈多,半导体的导电性
能也就愈好。所以，温晶度体管对与其半应用导体器件性能影响很大。