三極管開關(guān)特性非常像繼電器,它可以通過低壓來控制高壓電路,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)作用。當(dāng)繼電器電路導(dǎo)通之后繼電器的線圈就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng),磁場(chǎng)會(huì)吸附銜鐵從而讓高壓電路區(qū)域的觸點(diǎn)相互接通,此時(shí)高壓電路開始工作。當(dāng)繼電器電路斷開之后繼電器的線圈磁場(chǎng)就會(huì)消失,銜鐵彈回之后高壓電路區(qū)域的觸點(diǎn)就會(huì)斷開,高壓電路也就斷開不工作了。
三極管也是通過這種四兩撥千斤的方法來實(shí)現(xiàn)開關(guān)的,三極管可以通過小的交流輸入控制大的靜態(tài)直流。三極管很像擁有兩個(gè)閘門的大壩,正常情況下想要打開大的閘門很難,于是就先打開小的閘門,通過小閘門的涓流來沖擊大閘門的開關(guān),大閘門打開之后波濤洶涌的滾滾洪流就立馬如脫韁野馬開始流動(dòng)。
如果不停地改變小閘門開啟的大小,那么大閘門的流量也會(huì)隨之按比例改變,于是完美控制的開關(guān)就完成了。三極管通常工作在以下四個(gè)狀態(tài)下:
截止?fàn)顟B(tài):在截止?fàn)顟B(tài)下,小閘門開啟的不夠以至于沒有辦法打開大的閘門。
飽和狀態(tài):在這個(gè)狀態(tài)下,小閘門最大限度地被打開了,這時(shí)大閘門放出來的流量也達(dá)到了極限。
線性狀態(tài):在這個(gè)狀態(tài)下,小閘門可以控制調(diào)節(jié)大閘門的狀態(tài)。
擊穿狀態(tài):大閘門被過高的水位擊穿了,大閘門開始漏了,如果小閘門開啟的話,大閘門就更加容易被擊穿。
相較而言三極管不光有快速開關(guān)的作用,還可以精準(zhǔn)控制電流,這是繼電器沒有辦法比擬的,繼電器從線圈導(dǎo)通產(chǎn)生磁場(chǎng),再吸附銜鐵會(huì)花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。既然有線圈和鐵芯等結(jié)構(gòu),繼電器就注定難以做到納米級(jí)別。 三極管是由半導(dǎo)體制成半導(dǎo)體是指在常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一種材料,半導(dǎo)體會(huì)隨著溫度、電壓、電流、光線強(qiáng)弱等等外界環(huán)境影響而導(dǎo)電性發(fā)生改變。于是只要對(duì)半導(dǎo)體投其所好就能對(duì)它進(jìn)行控制。
每個(gè)半導(dǎo)體的三極管都擁有2個(gè)PN結(jié),所以也叫做雙極結(jié)晶體管,PN結(jié)有一個(gè)特點(diǎn)就是單向?qū)щ娦裕?dāng)PN結(jié)施加正向電壓時(shí)有較大的正向擴(kuò)散電流,呈現(xiàn)低電阻,如果施加反向電壓則會(huì)呈現(xiàn)高電阻,PN就會(huì)截止,這些都源于N區(qū)自由電子濃度大,而P區(qū)空穴較多。
三極管是一種電流控制元器件,基極通常是窄小的結(jié)構(gòu),通過載流子的擴(kuò)散和復(fù)合實(shí)現(xiàn)基極電流對(duì)集電極電流的控制。
總結(jié)半導(dǎo)體、三極管確實(shí)是非常偉大的發(fā)明,有很多人因此而獲得了諾貝爾獎(jiǎng),比如約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓、威廉·肖克利等等,約翰·巴丁更是兩次在同一領(lǐng)域獲得兩次諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),一個(gè)是因?yàn)榫w管及其相關(guān)效應(yīng),另一個(gè)則是超導(dǎo)BCS理論。 過去誰曾想到如今方寸之間的芯片到現(xiàn)如今已經(jīng)達(dá)到了百億級(jí)別,工藝制程更是快接近極限納米級(jí)別,而這些都跟半導(dǎo)體、三極管有關(guān)。
審核編輯 :李倩
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原文標(biāo)題:三極管開關(guān)原理其實(shí)特別簡(jiǎn)單
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