三极管结构符号与工作原理详解

有关三极管结构符号与工作原理的相关知识，半导体三极管即晶体三极管，或叫晶体管，本文重点介绍半导体三极管的元器件构成、结构符号，以及三极管的工作原理。

三极管结构符号与工作原理

半导体三极管又称“晶体三极管”或“晶体管”。

在半导体锗或硅的单晶上制备两个能相互影响的PN结，组成一个PNP（或NPN）结构。中间的N区（或P区）叫基区，两边的区域叫发射区和集电区，这三部分各有一条电极引线，分别叫基极B、发射极E和集电极C，是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。
 

图一 三极管     
 
三极管可看成为有两个背靠背的PN结，三极管的品种很多，按极性不同可分为PNP型和NPN型管；按材料不同可分为锗管、硅管和化合物管；按工艺不同可分为合金管、扩散管、台面管、平面管和外延管；按工作原理不同可分为结型管、场效应管等；按放大和开关性能的差别，还可分为小功率或大功率管、低频或高频管和中、高速开关管等。如图二所示为常见的 NPN三极管结构、符号、塑封管外形及引脚排列。 三极管在电路中主要起电流放大作用和开关作用。

图二   三极管结构及符号
 
三极管的工作原理
 
晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
 
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。

在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。
 
由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流 Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得： Ie=Ib+Ic 这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用。

Ic与Ib是维持一定的比例关系，即： β1=Ic/Ib 式中：β1--称为直流放大倍数， 集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为： β= △Ic/△Ib 式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。
 
三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。