三极管是一种典型的电流放大产品,它是一种小电流控制大电流器件,它的主要作用是将小信号放大成较大的信号输出,比较常见的应用场景就是放大电路。那么,三极管有哪几种,各自有啥特点呢?本期,合科泰带大家来了解一下。
比较常见的三极管大致有如下四种,它们分别是:
1、NPN晶体管
NPN晶体管是由三个不同类型的半导体材料构成,分别是N型半导体、P型半导体和N型半导体。其中,P型半导体位于中间,两块N型半导体位于两侧。NPN晶体管是一种双极晶体管,用于各种电子电路中,如放大器、开关、振荡器等。
NPN晶体管的工作原理主要基于其结构特性和电压偏置条件。在NPN晶体管中,集电极与基极之间需要施加正向电压,发射极与基极之间需要施加反向电压。这个电压偏置条件会导致基极N区收到正向电场,发射极N区收到反向电场。当在基极上施加输入电压时,发射极的N区变窄,基极注入到发射极的电子数增多,使发射极区域的电子浓度增加,形成发射电流。同时,由于集电极和发射极之间施加的电压偏置,集电极N区变窄,使集电极收集到发射电流中的电子数变多,形成集电电流。通过基极电流的控制,就可以控制集电电流的大小,实现电流放大的功能。
NPN晶体管可以处于三种工作区域:截止区、放大区和饱和区。在音频放大器中,NPN双极型晶体管可以作为放大器使用,将微弱的音频信号放大为较大的电流,驱动扬声器发出声音。在开关电源中,NPN双极型晶体管可以作为开关使用,控制电源的通断。在振荡器中,NPN双极型晶体管可以产生振荡信号,用于各种电子设备中。
2、PNP晶体管
PNP晶体管是另一种类型晶体管,它的结构和PNP的结构不同,但是它的工作原理和NPN晶体管相似,只是在基区运动并放大信号的多数载流子是空穴而不是电子。PNP晶体管的发射结要正偏,基区的电压要比发射区的电压要高,而集电极是多数载流子空穴通过,集电区的电压比基区低。
NPN和PNP型三极管的极性不同,对于NPN型三极管,需要正向偏置,即基极的电压高于发射极的电压才能导通;而对于PNP型三极管,它需要反向偏置,即基极的电压低于发射极的电压才能导通。这也意味着,NPN型三极管更适合用于正电源的电路,而PNP型三极管则更适用于负电源的电路。
不管是NPN三极管还是PNP三极管,它们的应用价值是有一定的差别的,从应用角度来看,大多数传感器输出回路无论是NPN型还是PNP型都是属集电极开路输出信号形式(AC型除外),且都具有最基本的3条信号线,其分别为(VCC;GND;OUT),也有4线制的OUT(NO+NC)。虽然NPN和PNP都是双极型晶体管的一种,但由于它们的结构和工作原理的不同,使得它们在电路中的作用和应用也有所不同。
PNP晶体管通常具有体积小、输出少、低阻抗、产生的噪声相对NPN晶体管小等特点。PNP晶体管可用作开关,如模拟开关、紧急按钮等,可用在电流源电路中,即通过利用从集电极流出的电流的特性,可以应用在放大电路和达林顿对电路中。PNP型晶体管用于重型电动机中,以控制电流以及各种机器人和微控制器设计应用。
3、达林顿管
这种管子是由两个或多个三极管接在一起组成的,其工作原理主要是基于三极管的放大功能。具体接法为,以前面三极管的集电极与后面三极管的集电极相接,前面三极管的发射极与后面三极管的基极相接,前面三极管的功率一般比后面三极管小。前面三极管的基极作为达林顿管的基极,后面三极管的发射极作为达林顿管的发射极。
达林顿管的主要参数包括增益、频率响应、输入阻抗、输出阻抗、噪声系数以及饱和电流等。这些参数决定了达林顿管的性能和应用范围。达林顿管的主要特点是放大倍数非常高,这是因为它的放大倍数是组成它的三极管放大倍数的乘积。因此,达林顿管通常用于需要高灵敏度的放大电路中,以放大非常微小的信号,例如在大功率开关电路、声音放大器以及电机驱动器等领域有广泛应用。
达林顿管可以应用于大功率开关电路、电机调速、逆变电路等。以驱动小型继电器为例,它利用CMOS电路经过达林顿管驱动高灵敏度继电器的电路。达林顿管可以用作音频放大器或其他信号放大器,由于对信号的放大倍数更高且噪声更小,因此比单个三极管更为适合。由于其快速开关特性,达林顿管可用于控制电流、调节电压、开启灯光等应用。达林顿管可以用作LED驱动器、电机驱动器等,有效提高了输出功率。
4、数字晶体管
这是一种带有电阻的晶体管,它与普通晶体管差别不大,并没有采用任何数字技术,仅仅内置了一个或两个偏压电阻,即所谓的偏压型晶体管,与普通晶体管相比,数字晶体管的输入-输出呈线性关系,而且工作状况稳定。
数字晶体管通常具有快速切换的特性,使其适合用于数字信号的放大和调节。它集成了电流放大器和开关的功能,可以作为数字逻辑门和模拟信号放大器,同时具有高集成度,便于嵌入数字电路中。低功耗,在截止状态下几乎不消耗功率,在饱和状态下功耗相对较低。在饱和和截止状态下的热稳定性较好,不会因温度变化而导致性能波动。
数字晶体管不仅在放大和开关控制方面发挥着重要作用,也是数字电路和存储器的核心组成部分。它的作用包括放大作用,通过在基极注入电流IB,数字晶体管能在集电极IC获得放大了hFE倍的电流。在电路应用中,通过输入信号持续控制集电极电流,可以得到hFE倍的输出电流。开关作用,在ON状态下,数字晶体管电气性饱和,降低集电极-发射极间的饱和电压,从而实现开关功能。作为开关控制器,数字晶体管常用于直流电池管理器、智能能源控制器、电磁阀等,通过自动控制来达到特定的目的。由于其适应性强、频率范围宽广、性能稳定,数字晶体管在数字电路和模拟电路中都有着广泛的应用。
不管是哪种类型的三极管,它们的作用和场景跟它的产品特点密切相关。以所有三极管为例,三极管封装形式包括金属封装和塑料封装,封装形式有SOT-23、SOT-143、SOT-223、SOT-89、SOT-323、SOT-25、TO-92、TO-126、TO-220等。三极管的封装多样,选择合适的封装形式取决于三极管的功率、频率特性以及其他应用场景,根据自己的电路和应用选择最合适的封装才是最重要的。