【文章內(nèi)容簡介】 N區(qū)引出的電極為陰極（或稱負極），箭頭表示正向電流的方向。[3] 二極管的符號在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當正向電壓達到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門坎電壓”，又稱“死區(qū)電壓”，）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（，），稱為二極管的“正向壓降”。[3]在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止狀態(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。[3]半導(dǎo)體三極管又稱“晶體三極管”或“晶體管”。 晶體三極管，是最常用的基本元器件之一，晶體三極管的作用主要是電流放大，他是電子電路的核心元件，現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路的基本組成部分也就是晶體三極管。三極管基本機構(gòu)是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種， 從三個區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。[3] 所示 晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖和符號PNP型三極管發(fā)射區(qū)“發(fā)射”的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)發(fā)射的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流了。由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（110%）的電子在基區(qū)的空穴進行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補給，：Ie=Ib+Ic 這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，?就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib 式中：β1為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β=△Ic/△Ib 式中β稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。[3]晶體管在電路中工作時，依據(jù)兩個PN結(jié)的偏置情況不同，其工作狀態(tài)可分為三種：放大狀態(tài)（發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)反向偏置）、飽和狀態(tài)（發(fā)射結(jié)正向偏置、集電結(jié)正向偏置）、截止狀態(tài)（發(fā)射結(jié)反向偏置、集電結(jié)反向偏置）。其中又以放大狀態(tài)最為復(fù)雜，主要用于小信號的放大領(lǐng)域，常用的三極管放大電路形式有：共發(fā)射極放大電路，共集電極放大電路，共基極放大電路三種，其中共集電路用于電流放大（功率放大），共基電路用于高頻放大，共射電路用于低頻放大。[3]三極管放大電路包含靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)兩大類，靜態(tài)參數(shù)又稱靜態(tài)工作點，是保證三極管正常工作的基礎(chǔ)，意義是在輸入條件為零時，晶體管的基極電流Ib，集電極電流Ic，be極之間的電壓Ubc，管壓降Uceq。當有輸入信號時，晶體管呈現(xiàn)的輸入電阻Ri，輸出電阻Ro，電壓增益Au等參數(shù)被稱為動態(tài)參數(shù)。另外還有一類參數(shù)被稱為放大電路頻率特性參數(shù)，主要包括放大電路的低頻端截止頻率，高頻端截止頻率，通頻帶，增益平坦度，幅（度）頻（率）特性曲線等。[3]晶極管放大時管子內(nèi)部的工作原理：發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子 電源Ub經(jīng)過電阻Rb加在發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子(自由電子）不斷地越過發(fā)射結(jié)進入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴散，但由于多數(shù)載流子濃度遠低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個電流，因此可以認為發(fā)射結(jié)主要是電子流?；鶇^(qū)中電子的擴散與復(fù)合 電子進入基區(qū)后，先在靠近發(fā)射結(jié)的附近密集，漸漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促使電子流在基區(qū)中向集電結(jié)擴散，被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因為基區(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合，擴散的電子流與復(fù)合電子流之比例決定了三極管的放大能力。集電區(qū)收集電子 由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個反向電壓產(chǎn)生的電場力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴散，同時將擴散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)從而形成集電極主電流I。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子（空穴）也會產(chǎn)生漂移運動，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來表示，其數(shù)值很小，但對溫度卻異常敏感。[3]從晶閘管的電路符號可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷P(guān)鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性?？煽毓枋荘1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，分析原理時，可以把它看作由一個PNP管和一個NPN管所組成，[4] 可控硅等效圖解圖當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態(tài)。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發(fā)信號，BG2便有基流ib2流過，經(jīng)BG2放大，其集電極電流ic2=β2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經(jīng)BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=β1ib1=β1β2ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環(huán)的結(jié)果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導(dǎo)通。[4]由于BG1和BG2所構(gòu)成的正反饋作用，所以一旦可控硅導(dǎo)通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導(dǎo)通狀態(tài)，由于觸發(fā)信號只起觸發(fā)作用，沒有關(guān)斷功能，所以這種可控硅是不可關(guān)斷的。 [4]由于可控硅只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種工作狀態(tài)，所以它具有開關(guān)特性，這種特性需要一定的條件才能轉(zhuǎn)化，[5] 可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷條件狀 態(tài)條 件說 明從關(guān)斷到導(dǎo)通 陽極電位高于陰極電位 控制極有足夠的正向電壓和電流兩者缺一不可維持導(dǎo)通 陽極電位高于陰極電位 陽極電流大于維持電流兩者缺一不可從導(dǎo)通到關(guān)斷 陽極電位低于陰極電位 陽極電流小于維持電流任一條件即可。 控制電路電路中有八組自鎖電路,每組電路由一只PNP型三極管和一只NPN型三極管及其外圍電路組成，三極管VT1和VT10為一組，三極管VT2和VT11為另一組，這樣共有八組。根據(jù)要求可以很方便地增加或減少搶答器的路數(shù)。如果只需要四路，那么就可以少裝兩路的元器件。工作原理：電路在初始狀態(tài)時，每組的兩個三極管都處在截止狀態(tài)。如VT10通過電阻R1接電源負極，所以三極管VT10截止，這樣三極管VT1的基極也得不到基極電流而截止。假如當按鈕開關(guān)S1接通時，電源電壓通過電阻器R10，二極管D9加到三極管VT10的 基極上，三極管VT10導(dǎo)通，發(fā)光二極管D1亮，三極管VT10的集電極電壓下降，使三極管VT1也跟著導(dǎo)通。此時就是按鈕開關(guān)S1斷開，三極管VT1還能繼續(xù)為三極管VT10的基極提供工作電流，維持三極管VT10的導(dǎo)通飽和狀態(tài)，而三極管VT10的導(dǎo)通也繼續(xù)為三極管VT1的導(dǎo)通提供了條件。這就是電路的自鎖過程，電阻R9為發(fā)光二極管的限流電阻。[6]。 某兩組自鎖電路當某一組電路導(dǎo)通飽和時，其他按鈕開關(guān)即使再被接通，這一路上的發(fā)光二極管也不會亮，這是因為電阻R10的作用。由于某一組電路導(dǎo)通飽和時，電阻R10下端電壓下降，通過二極管VT9后，因為開關(guān)上端加了電阻，高電平不能通過開關(guān)向下，若其他按鈕開關(guān)接通，經(jīng)過開關(guān)上端電阻后，電壓繼續(xù)下降，所以這樣低的電壓不能使其他三極管導(dǎo)通。一旦某一組電路飽和導(dǎo)通后，其他各路自鎖電路也就得不到正常電壓，受到了封鎖，使其開關(guān)失效。要消除這種狀態(tài)，只有按下常閉開關(guān)S