光敏三极管的工作原理及应用

论文总字数：9575字

摘 要

三极管全称为半导体三极管，是一种控制电流的半导体器件。本文所述光敏三极管虽然也是三极管的一种，在结构上电流流经集电极不仅仅只是受基极操控，更重要的是，同时绝大程度上受光辐射控制。本论文首先简述了三极管的结构、分类、性质。然后,介绍了光敏三极管的工作原理，最后，综述了三极管在当代社会中的一些重要应用。

关键词：三极管，工作原理，重要应用

Abstract：triode is fully known as semiconductor triode, is a kind of current control semiconductor device. Although the photosensitive triode is also a kind of tripole, the current flowing through the collector is controlled not only by the base and current, but also by the light radiation. In this paper, the structure, classification and properties of triode are introduced. Then, the working principle of photosensitive triode is introduced. Finally, some important applications of triode in contemporary society are reviewed.

Keyword: audion,operating principle,Important applications

目录

1 绪论 3

2 三极管的种类和结构 4

2.1三极管的种类 4

2.2三极管的内部结构 5

2.3工作区域 6

2.4三极管的三种连接方式 7

3 光敏三极管 8

3.1工作原理 8

3.2光敏三极管的特性 10

4. 光敏三极管的应用 10

4.1用于生活测量 10

4.2光电耦合器 11

4.3触摸屏红外线控制 12

4.4硅光敏三极管 12

4.5 3DUHW红外光敏三极管 13

4.6 网格结构紫外-可见-近红外光敏三极管 13

结论 14

参考文献 15

致谢 16

1 绪论

在二十世纪的30 - 40年代，美国物理学家肖克利，巴丁和布拉顿曾进入贝尔研究所研究方向是固态物理学理论。他们在导体电路中进行用半导体晶体把声音信号放大的实验。开始时有人说，“一个使用半导体而没有真空管的放大器在某种程度上是可行的”，他们的领域效应概念，但实验结果总是以失败告终。另一方面，这两个人总结了实验的经验教训，提出了新的表面状态理论。他们惊奇地发现，在他们发明的器件中通过的一部分微量电流可以控制另一部分流过的大得多的电流，因而产生了放大效应。根据新理论，在1947年12月23日这一天，圣诞节的前一天，他们终于取得了不可思议的成功。也就是从这一天起，世界上出现了如今我们所见的晶体管的最初模型。

该研究所发现的现象逐渐被人们利用，于是这样我们就可以使用这个放大的现象。 由于这种晶体管的结构特点是唯一的电线和半导体晶片之间的接触，于是设计者们就给予它点接触管的称号。 然而，在二十世纪的社会科学环境下，还不具备如今那么前沿的科技技术，也就是对于科学家来说，科技还不成熟的情况下，设计出来最初的雏形晶体管不出意料的具有性能不稳定，噪音大，频率低，放大倍数小，生产难度大的缺点。也就是说晶体管的优越性目前还仅仅停留在实验中，如果哪天真正利用晶体管作用于生活还在努力中。因此，据估计目前情况下它可能只在小项目上使用，而人们总是现实的，当然并没有许多人指望晶体管在之后的某一天会有重大应用和发展。

点接触晶体管产生之后，科学家们的探究欲远远不可能止步于此，于是设计师们又开始了更加细致的研究。他们深刻地认识到曾经晶体管进展不大的重要原因是因为大力地模仿曾经的产品。而忽略了创新的想法，于是科学家们对半导体的性能重新进行了更加严苛地研究，全新地提出了“空穴”这一新生代的概念，而且还提出另一个新设想，这个设想就是将理论和现实连接起来的重要桥梁：在半导体的两个P区中间放上一个N区的结构，是不是就可以实现晶体管放大作用。不过因为当时技术条件的不优越，他还是克服了重重困难，在1950年制成了世界上第一个晶体管，预示了一个新时代的模型。

晶体管的生产和推广解决了全球电子工业在前进路上的牵绊。 这一结果使得通信领域对晶体管的使用率大大提高，在生产和生活中发挥了非常重要的作用，并取得了巨大的经济效益。 其结果是，集成电路和大规模集成电路被广泛地制造。

电子元器件产业已成为支撑我国电子信息产业发展的重要基础，我国也是当今世界上最大的发展中国家。 随着三极管的发展，其使用已经深入到千家万户的生活中，那么一个国家的科技发展水平便可以由此体现，生活所需的三极管的制造水平在当今世界，国际上，我国也逐渐处在领导者位置，三极管的产量也是不可小觑的。 随着时代的发展和相应的机遇，在三极管的前沿创新技术上我们可以领导世界科学的进步。

现如今三极管的种类愈发繁多，也适应于各大不同的产业所需，其中最多见的便是本文所讨论的光敏三极管，光敏三极管如今已成为一类特殊的半导体隔离器件。它优势在应用中较为明显，并且还具有单向信号传输和容量连接等功能。

2 三极管的种类和结构

2.1三极管的种类

三极管的结构是由两个结区和三个引脚组成的，发射结由位于下方的发射区和中间的基区构成，而集电结则由上方的集电区和中间的基区构成，三条引线分别被称之为发射极，基极和集电极。

1.按材质分类：Si管 、Ge管

一开始的晶体管一般情况下由锗单晶组成。 接着，随着硅类元素材料的使用不断升级，应用在三极管方面的使用方案的优化和制造方面的发展，硅管已经得到发展和普及。此外，由于硅材料资源丰富，生产工艺规模大，因此被广泛使用并成为电子设备的主角。

2.按功率分类：小功率管、中功率管、大功率管

3.按功能分类：达林顿管、功率管、光敏管等

在放大电路中担任末级输出的管子叫功率管。

达林顿管是两个晶体管连接在一起，所显示的极性只能识别前面的晶体管。 具体的连接是，如果两个极性晶体管具有相同的极性，则前三极管连接到后三极管的基极，并且前三极管集电极连接到后三极管集电极。一般来说，前面的三极管的功率比后面的三极管小，前面的三极管的基极是达林顿。后三极发射极部分是达林顿管发射极，其用途与三极管有很大不同，放大倍数是两个三极管放大倍数的乘积。 在电子电路设计中，达林顿连接通常用于功率放大器和稳压电源^【1】。

4.按结构分类：NPN、PNP

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