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《迷人的8051單片機》----2.2晶體管
本節書摘來自華章出版社《迷人的8051單片機》一書中的第2章，第2.2節，作者高顯生，更多章節內容可以訪問雲棲社區“華章計算機”公眾號查看。
2.2 晶體管
1947年，三位物理學家在美國貝爾實驗室發現了舉世聞名的晶體管效應，從而使晶體管得以問世，這也是人類電學史上又一偉大的發現。晶體管又稱為“雙極型晶體管”，是電子電路中極其重要的半導體器件，它主要具有電流放大和開關的作用。
2.2.1 晶體管的原理
晶體管具有三個電極，本書前麵介紹的二極管由一個PN結構成，而晶體管則是由兩個PN結背對背地連接在一起構成類似於三明治的結構，如圖2-9所示。圖中兩個PN結共用的一個電極是晶體管的基極，用字母“b”表示，其餘的兩個電極一個為集電極，用字母“c”表示，另一個為發射極，用字母“e”表示。PN結的不同排列組合方式構成了兩種不同類型的晶體管，即NPN型和PNP型晶體管。由於製造晶體管所用半導體材料不同，晶體管有矽管和鍺管的區別，但目前大多數晶體管都是用矽材料製成的。
晶體管在電路中的表示符號如圖2-10所示，其中標有箭頭的電極是發射極，箭頭朝向晶體管外部的是NPN型晶體管，箭頭朝向晶體管內部的是PNP型晶體管，箭頭所指的方向也代表著電流的方向。
晶體管的型號眾多，常用的晶體管有9013（NPN）、9014（NPN）、1815（NPN）、1015（PNP）、8050（NPN）、8550（PNP）等。不同的晶體管有著不同的封裝形式，小功率直插式晶體管大多采用TO-92封裝，貼片式晶體管大多采用SOT-23封裝，其型號或代號一般都直接標注在外殼上，TO-92封裝和SOT-23封裝的晶體管如圖2-11所示。
2.2.2 晶體管的功能
晶體管是一種用電流控製電流的半導體器件，最基本的作用是放大，它可以將微弱的電信號變成一定強度的信號。晶體管有一個重要的參數，即電流放大係數“β”。當在晶體管的基極上施加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個比基極電流大β倍的電流，這個電流稱為集電極電流。集電極電流隨著基極電流的變化而變化，基極電流微小的變化都可以引起集電極電流很大的變化，這就是晶體管放大作用的原理。
我們結合圖2-12所示的電路來說明晶體管的放大作用。圖中當A點為低電平時，沒有電流流經電阻R1和晶體管的e、b引腳，這時晶體管處於截止狀態，c引腳和e引腳之間電阻為無窮大，小燈DS1不會亮起；當在A點施加一個高電平時，電流從A點經電阻R1流經晶體管的b、c引腳，晶體管b-e結因為施加了正向電壓而導通，一個較小的電流會從b引腳流向e引腳，這時一個比基極電流大β倍的集電極電流會從VCC端流過燈泡，再經晶體管的c引腳，最終從 e引腳流出至地，這時小燈DS1亮起，晶體管e、c引腳之間呈導通狀態。
當A點的電壓變化時，晶體管e、b間的電流（基極電流）也會相應變化，從而導致一個更大的電流（集電極電流）在e、c引腳間變化，這個電流的變化會讓小燈DS1閃爍。以上，僅就晶體管的電流放大作用做了簡單的介紹。別小看了這樣一個隻有三個引腳的器件，要弄清它的全部功能，恐怕用一本書的篇幅也是不夠的，在此隻能是拋磚引玉罷了。
最後更新：2017-05-23 17:03:51