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掌握三管的工作原理,在理解电路上是重要的。但是在不能设计三管电路的技术人员中,大部分都是对三管的工作电路没有形象的认识。所以,如何形象认识三管的工作原理,成为使用和设计电路的关键。由于三管大多工作在放大状态,这也是三管应用的基础,下面我们将从三管放大开始,逐步了解三管的工作原理。三管是只具有“放大”的单功能器件,这个“放大”功能是有用的,在初学者看来三管的放大工作原理应该是如下图所示:
光敏二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子。
继电器驱动常见电路,这里使用的是NPN三管,高电平控制。为没有控制信号时,三管处于截止状态,继电器不工作,这里加了一个10K的下拉电阻。为了限制基的输入电流,这里使用了4.3K的限流电阻,在单片机控制下,大输入电流Ib=(5-0.6)/4.3K=1mA。同时,我们再次强调,在继电器端并联一个续流二管,否则开关继电器的同时可能会损坏三管,这一点我们在讲述二管时已经说明。对于需要提供大电流才工作的LED电路,我们也考虑使用三管来驱动,有时甚至会需要多个三管同时才能驱动。
半导体三管又称“晶体三管”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引线,分别叫基B、发射E和集电C,是能起放大、振荡或开关等作用的半导体电子器件。晶体三管(以下简称三管)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,但使用多的是硅NPN和锗PNP两种三管,(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e、基b和集电c。
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