今天,我们来认识另一种十分重要的半导体器件:三极管。
生活中,授课、集会、维持秩序等场合需要用到扩音器、音响等设备,这些设备之所以能够放大声音是因为它们都包含放大器,而放大器的核心部件就是三极管。
那三极管究竟是如何放大声音信号的呢?
让我们带着这个问题开始学习三极管的结构。
与二极管类似,三极管也是由PN结构成的,它的内部包含两个PN结,这两个PN结由三片半导体构成。根据这三片半导体排列方式的不同,三极管可以分成NPN型和PNP型。
以NPN型为例,三极管的结构特点可以概括为三极、三区、两结。从三片半导体各引出一个引脚,就是三极,中间为基极B,两边分别为集电极C和发射极E。与三个引脚相连的三片半导体即为“三区”,基区、集电区和发射区。
三个区结构上各有特点,基区最薄,集电区面积最大,发射区掺杂浓度最高。三个区相互结合,在交界处形成两个PN结。基区与集电区交界处称为集电结,基区与发射区交界处称为发射结。
电路中,用字母VT表示三极管,图形符号中的箭头表示发射结导通时的电流方向。由于PN结导通时,电流从P区流向N区,因此,NPN型箭头向外,PNP型箭头向里。
了解了三极管的结构,那它是怎样放大信号的呢?
下面来看三极管的工作特性。
俗话说:人往高处走,水往低处流。电流和水流类似,从高电位流向低电位。
如果用水流类比电流,那么三极管就类似于一个T形水管,水管的三个口相当于三极管的三个极,对应集电极和基极位置上有控制出水量大小的联动阀门。小阀门靠水流冲击打开,大阀门在联动杆的带动下动作,三个极的电流就相当于水管三个口流过的水流。
当有水流冲击小阀门时,在联动杆的带动下大阀门也打开,较大水流流下,最终大小水流在下端汇聚流出。如果增大小阀门处的水流,大阀门开启角度也增大,水管下端流出的水流也就越多。小阀门处较小的水流流入,最终在下端有较大的水流流出,这就是放大状态。