功率管與三極體的區別是什麼 淺談三極體的特殊性

功率管與三極體的區別是什麼 淺談三極體的特殊性

工程師譚軍 發表於 2018-09-04 08:44:09

　　本文主要是關於三極體的相關介紹，並著重對三極體和功率管進行了詳盡的對比分析。

　　三極體

　　三極體，全稱應為半導體三極體，也稱雙極型電晶體、晶體三極體，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關。晶體三極體，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極體是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

　　什麼是三極體 ［1］ 　（也稱電晶體）在中文含義裡面只是對三個引腳的放大器件的統稱，我們常說的三極體，可能是 如圖所示的幾種器件。可以看到，雖然都叫三極體，其實在英文裡面的說法是千差萬別的，三極體這個詞彙其實也是中文特有的一個象形意義上的的詞彙。電子三極體 Triode 這個是英漢字典裡面「三極體」這個詞彙的唯一英文翻譯，這是和電子三極體最早出現有關係的，所以先入為主，也是真正意義上的三極體這個詞最初所指的物品。其餘的那些被中文裡叫做三極體的東西，實際翻譯的時候是絕對不可以翻譯成Triode的，否則就麻煩大咯，嚴謹地說，在英文裡面根本就沒有三個腳的管子這樣一個詞彙！電子三極體 Triode （俗稱電子管的一種）雙極型電晶體 BJT （Bipolar Junction Transistor）J型場效應管 Junction gate FET（Field Effect Transistor）金屬氧化物半導體場效應電晶體 MOS FET （ Metal Oxide Semi-Conductor Field Effect Transistor）英文全稱V型槽場效應管 VMOS （Vertical Metal Oxide Semiconductor ）註：這三者看上去都是場效應管，其實金屬氧化物半導體場效應電晶體 、V型槽溝道場效應管 是 單極（Unipolar）結構的，是和 雙極（Bipolar）是對應的，所以也可以統稱為單極電晶體（Unipolar Junction Transistor）其中J型場效應管是非絕緣型場效應管，MOS FET 和VMOS都是絕緣型的場效應管VMOS是在 MOS的基礎上改進的一種大電流，高放大倍數（跨道）新型功率電晶體，區別就是使用了V型槽，使MOS管的放大係數和工作電流大幅提升，但是同時也大幅增加了MOS的輸入電容，是MOS管的一種大功率改進型產品，但是結構上已經與傳統的MOS發生了巨大的差異。VMOS只有增強型的而沒有MOS所特有的耗盡型的MOS管

　　三極體的基本結構

　　基本結構

　　基本放大電路是放大電路中最基本的結構，是構成複雜放大電路的基本單元。它利用雙極型半導體三極體輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應半導體三極體輸入電壓控制輸出電流的特性，實現信號的放大。本章基本放大電路的知識是進一步學習電子技術的重要基礎。 ［3］

　　基本放大電路一般是指由一個三極體或場效應管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個雙埠網絡。放大的作用體現在如下方面：

　　1．放大電路主要利用三極體或場效應管的控制作用放大微弱信號，輸出信號在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。

　　2．輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經過三極體的控制，使之轉換成信號能量，提供給負載。

　　電路組成

　　共射組態基本放大電路是輸入信號加在基極和發射極之間，耦合電容器C1和Ce視為對交流信號短路。輸出信號從集電極對地取出，經耦合電容器C2隔除直流量，僅將交流信號加到負載電阻RL之上。放大電路的共射組態實際上是指放大電路中的三極體是共射組態。

　　

　　在輸入信號為零時，直流電源通過各偏置電阻為三極體提供直流的基極電流和直流集電極電流，並在三極體的三個極間形成一定的直流電壓。由於耦合電容的隔直流作用，直流電壓無法到達放大電路的輸入端和輸出端。

　　當輸入交流信號通過耦合電容C1和Ce加在三極體的發射結上時，發射結上的電壓變成交、直流的疊加。放大電路中信號的情況比較複雜，各信號的符號規定如下：由於三極體的電流放大作用，ic要比ib大幾十倍，一般來說，只要電路參數設置合適，輸出電壓可以比輸入電壓高許多倍。uCE中的交流量 有一部分經過耦合電容到達負載電阻，形成輸出電壓。完成電路的放大作用。

　　由此可見，放大電路中三極體集電極的直流信號不隨輸入信號而改變，而交流信號隨輸入信號發生變化。在放大過程中，集電極交流信號是疊加在直流信號上的，經過耦合電容，從輸出端提取的只是交流信號。因此，在分析放大電路時，可以採用將交、直流信號分開的辦法，可以分成直流通路和交流通路來分析。

　　組成原則

　　1．保證放大電路的核心器件三極體工作在放大狀態，即有合適的偏置。也就是說發射結正偏，集電結反偏。

　　2．輸入迴路的設置應當使輸入信號耦合到三極體的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產生三極體的電流控制關係，變成集電極電流的變化。

　　3．輸出迴路的設置應該保證將三極體放大以後的電流信號轉變成負載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。

　　功率管與三極體的區別

　　半導體三極體也稱為晶體三極體，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流 放大和開關作用。三極體顧名思義具有三個電極。二極體是由一個PN結構成的，而三極體由兩個PN結構成，共用的一個電極成為三極體的基極（用字母b表示）。其他的兩個電極成為集電極（用字母c表示）和發射極（用字母e表示）。三極體最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉換仍然遵循能量守恆，它只是把電源的能量轉換成信號的能量罷了。

　　三極體的分類：

　　a.按材質分： 矽管、鍺管

　　b.按結構分： NPN 、 PNP

　　c.按功能分： 開關管、功率管、達林頓管、光敏管等。

　　也就是說功率管也是三極體。而功率管又分低頻小功率管、高頻小功率管、低頻大功率管、高頻大功率管幾類，這可以從其型號的最後的字母區分開來（國內標準依此等同為：X、G、D、A）。

　　功率放大（功放）：利用三極體的電流放大原理將電源的能量轉化成需要的能量形式（模擬、數字等）。按照使用結構分為：

　　A、甲類功放：信號的整個周期內都有電流流過三極體。靜態工作點位於交流負載線的中間，靜態（輸入信號為0）時電源仍然消耗功率，效率最大只能達到50%。

　　B、乙類功放：信號只在半個周期有電流流過三極體。靜態工作點在 IB=0 處靜態時，電源不消耗功率，效率可達到80％左右。

　　C、甲乙類功放：信號的大半個周期有電流流過三極體。靜態工作點偏低，靜態時電源消耗的功率較小，效率大於50％。

　　當然。還有一些變化的電路（含IC）：乙類互補對稱電路 （OTL電路）。

　　三極體和場效應管的區別

　　1、三極體是雙極型管子，即管子工作時內部由空穴和自由電子兩種載流子參與。

　　場效應管是單極型管子，即管子工作時要麼只有空穴，要麼只有自由電子參與導電，只有一種

　　載流子

　　2、三極體屬於電流控制器件，有輸入電流才會有輸出電流

　　場效應管屬於電壓控制器件，沒有輸入電流也會有輸出電流

　　3、三極體輸入阻抗小，場效應管輸入阻抗大

　　4、有些場效應管源極和漏極可以互換，三極體集電極和發射極不可以互換

　　5、場效應管的頻率特性不如三極體

　　6、場效應管的噪聲係數小，適用於低噪聲放大器的前置級

　　7、如果希望信號源電流小應該選用場效應管，反之則選用三極體更為合適

　　

　　MOS管和三極體的區別

　　MOS管（場效應管）的導通壓降下，導通電阻小，柵極驅動不需要電流，損耗小，驅動電路簡單，自帶保護二極體，熱阻特性好，適合大功率並聯，缺點開關速度不高，比較昂貴。

　　三極體開關速度高，大型三極體的Ic可以做的很大，缺點損耗大，基極驅動電流大，驅動複雜。

　　場效應管與三級管的比較：

　　1）場效應管是電壓控制元件，而三級管是電流控制元件；

　　2）場效應管是利用多數載流子導電，所以稱為單極性器件，而三級管既有多子，也有少子導電，稱之為雙極性器件

　　3）場效應管靈活性比三級管好；

　　4）場效應管的製造工藝更適合於集成電路。

　　MOSFET和雙極型三極體相類似，電極對應關係是b®G、e®S、c®D；由FET組成的放大電路也和三極體放大電路相類似，三極體放大電路基極迴路需要一個偏置電流（偏流），而FET放大電路的場效應管柵極沒有電流，所以，FET放大電路的柵極迴路需要一個合適的偏置電壓（偏壓）。FET組成的放大電路和三極體放大電路的主要區別在於：場效應管是電壓控制型器件，靠柵源之間的電壓變化來控制漏極電流的變化，放大作用以跨導來體現；三極體是電流控制型器件，靠基極電流的變化來控制集電極電流的變化，放大作用由電流放大倍數來體現。

　　場效應管放大電路分為共源、共漏、共柵極三種組態。在分析三種組態時，可與雙極型三極體的共射、共集、共基對照。

　　結語

　　關於功率管與三極體的區別的相關介紹就到這了，希望本文能對你有所幫助。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴