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什么是晶体管？ 晶体管原理

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晶体管原理(什么是晶体管？)
令人惊讶的是 ， 70年前的1947年12月23日 ， 第一个可操作的晶体管问世了！晶体管可能是人们发明的最具革命性的元件之一 。它的出现为集成电路、微处理器和计算机存储器的产生奠定了基础 。
什么是晶体管？
晶体管 ， 也称为双极结型晶体管(BJT) ， 是一种由电流驱动的半导体器件 ， 用来控制电流的流动 。基极引线中的较小电流控制集电极和发射极之间的较大电流 。它们可以用来放大微弱的信号 ， 如振荡器或开关 。
晶体管通常由硅晶体制成 ， N型和P型半导体层夹在一起 。
晶体管被密封和封装在一个有三根引线的塑料或金属圆柱形外壳中 。
晶体管是如何工作的？
我们将以NPN晶体管为例来说明晶体管的工作原理 。要了解这类元件是如何作为开关工作的 ， 方法很简单 ， 就是想象一下水在阀门控制的水管中流过 。水压代表“电压” ， 流过水管的水代表“电流” 。
大水管代表收集器/发射器连接处 ， 中间用阀门隔开 。在该图中 ， 阀门以灰色椭圆形表示 ， 就像一个可移动的挡板 ， 由代表底座的小水管中的水流驱动 。该阀保持从收集器到发射器的水压 。
当水流过较小的水管(底座)时 ， 集/射器连接处之间的阀门会打开 ， 让水通过射器流向地面(地面代表所有水或电压/电流的回路) 。
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如果只是想接通电路或负载 ， 要考虑以下几点 。确定是通过正电流还是负电流(即分别为NPN或PNP型)来偏置或激励晶体管开关 。
NPN晶体管由基极偏置的正电流驱动(或导通),以控制从集电极到发射极的电流 。PNP晶体管由基极偏置的负电流驱动 ， 控制从发射极到集电极的电流 。
偏置电压确定后 ， 下一个需要的变量是负载工作所需的电压和电流 。这些变量将成为晶体管的最小额定电压和电流 。下面的表1和表2提供了一些常见的晶体管及其主要规格 ， 包括它们的电压和电流限制 。
晶体管 ， NPN和PNP ， 引线型和表面贴装型
表1 。常见的引脚和表面贴装NPN和PNP晶体管 。
晶体管 ， NPN和PNP ， 金属圆柱形封装
表二 。普通金属圆柱形封装的NPN和PNP晶体管 。
电路示例
显示了一个电路示例 ， 它通过激励基极来接通集电极结 ， 或者通过滑动开关向基极施加5伏电压来偏置晶体管使其导通 。本例将点亮用作负载的LED 。
偏置基极时 ， 应正确使用电阻以防止过流 。我在测试板中使用铅部件来测试我的示例电路 。在即将上市的新产品设计中使用晶体管时 ， 大多数工程师会使用表面贴装元件(比TO-92封装尺寸小得多) 。此处的链接将显示3904晶体管的各种封装尺寸 。
因为2N3904是NPN晶体管 ， 所以基极需要正偏置(适当的电压电平和电阻) ， 以便打开集电极结 ， 获得适当的电流 。此外 ， 负载电阻(R1)的使用也很重要 ， 这样就不会有太多的电流流过LED和晶体管 。有关该晶体管的更多信息 ， 请参考2N3904规格 。

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