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MC1-1070-附图中的电路元器件符号代表

MC1-1070 考 PNP 双极型晶体管的符号辨认,附图为 PNP 管。判据是发射极箭头朝里指向基极,因为箭头永远由 P 型区指向 N 型区。本文同时说明 NPN 箭头朝外、结型场效应管栅极带箭头且与沟道成 PN 结、绝缘栅场效应管栅极与沟道间有绝缘间隙,并给出电流关系与放大倍数。

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【题目编号】MC1-1070

【题目】附图中的电路元器件符号代表:

MC1-1070 题图:PNP 双极型晶体管的电路符号

【答案】A

[A]PNP 双极型晶体管

[B]NPN 双极型晶体管

[C]结型场效应晶体管

[D]绝缘栅场效应晶体管

考点速览

这道题考双极型晶体管(bipolar junction transistor,缩写 BJT,俗称三极管)的图形符号辨认,而且是四个选项里最容易记反的那一类:题干附图给出的是 PNP 型(以官方答案为准),干扰项里就摆着 NPN 型。三极管是放大与开关电路的核心器件,认错类型不仅题做不对,照着图接线还会把电源极性接反。判据其实只有一条,就是发射极上那个箭头的方向。

双极型晶体管的三电极与符号骨架

双极型晶体管有三个电极:发射极(emitter,符号 E)、基极(base,符号 B)、集电极(collector,符号 C)。符号的画法是先画一段竖直线段代表基区,再从这段竖线上斜着引出两条线,分别接到发射极与集电极,基极则从竖线中部或侧面引出。三个电极的名称来自各自承担的角色:发射极掺杂质浓度最高,任务是向基区发射载流子;基区很薄且掺杂浓度低;集电区面积大,负责收集穿过基区的载流子。管内的两个 PN 结分别叫发射结,位于发射极与基极之间,以及集电结,位于集电极与基极之间。

符号里那个箭头只画在发射极上,集电极那一条永远是普通斜线。原因在于发射极是载流子出发的地方,箭头指示的是发射极电流的正方向,也就是常规电流由 P 型区流向 N 型区的方向。这个约定很关键:箭头不代表电压高低,也不代表管子性能好坏,它只标出发射结这个 PN 结的正向。

发射极箭头:由 P 型区指向 N 型区

晶体管之所以分成 NPN 与 PNP 两种,根源是三层半导体材料的排列顺序不同。NPN 型的排列是 N 型、P 型、N 型,中间那块薄薄的基区是 P 型,两头的发射极与集电极都是 N 型。发射结由 P 型的基极与 N 型的发射极构成,箭头从 P 指向 N,也就是从基极一侧指向发射极一侧,表现出来就是箭头背离基极、朝符号外侧指出去。

PNP 型的排列是 P 型、N 型、P 型,基区是 N 型,发射极与集电极都是 P 型。发射结由 P 型的发射极与 N 型的基极构成,箭头同样由 P 指向 N,这次是由发射极指向基极,表现出来就是箭头朝着基极、向符号里侧指进去。本题附图给出的 PNP 型,识别特征正是这个朝里的发射极箭头。

两种管子的工作条件写法相同:发射结正向偏置、集电结反向偏置,管子才工作在放大区。电流关系是发射极电流等于基极电流加集电极电流,即 I_E = I_B + I_C,三个电流的量纲都是安培,这条关系由基尔霍夫电流定律直接给出。共射接法下的电流放大倍数 β 等于集电极电流除以基极电流,即 β = I_C / I_B,它是两个同量纲电流的比值,量纲为纯数,没有单位,常见数量级在几十到几百之间。

逐项辨析

选项 A 是 PNP 双极型晶体管。判据是发射极箭头指向基极,也就是箭头朝里。配合基区为 N 型、发射极与集电极均为 P 型的结构,电流从发射极流入、由集电极流出,基极电流起控制作用。本题附图给出的是它(以官方答案为准)。

选项 B 是 NPN 双极型晶体管。它与本题图示的差别恰好落在箭头上:NPN 的基区是 P 型,箭头由基极指向发射极,方向朝外。如果本题附图是 NPN,箭头就会反过来画。这一项与选项 A 构成镜像关系,是本题最主要的干扰项。

选项 C 是结型场效应晶体管(junction field effect transistor,缩写 JFET)。它的符号里没有发射极箭头,而是把源极(source,符号 S)与漏极(drain,符号 D)画在一条竖直沟道的两端,栅极(gate,符号 G)从侧面接入并带一个指向或背离沟道的箭头,表示栅极与沟道之间是一个 PN 结,中间没有绝缘层。它的骨架与三极管差别很大,也没有那条只画在发射极上的箭头。

选项 D 是绝缘栅场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,缩写 MOSFET)。它的栅极与沟道之间留有空隙或画一条独立短线,表示中间隔着绝缘层,属于绝缘栅结构;增强型还常把沟道画成断开的几段,强调零栅压时不导通。这个绝缘栅缺口是它最鲜明的特征,本题附图中没有出现。

易混淆点:电流控制与电压控制

三极管与场效应管最根本的区别不在符号画法,而在控制方式。双极型晶体管是电流控制器件,基极电流控制集电极电流,输入端要持续供给基极电流,共射组态的输入电阻通常在千欧量级。场效应管是电压控制器件,栅源电压控制漏极电流,栅极输入的是电压而几乎不取电流,输入阻抗高出好几个数量级,绝缘栅场效应管尤其高。

按符号快速归类的办法可以这样记:带发射极箭头的,一律先归到双极型晶体管;栅极带箭头并与沟道构成 PN 结的,归结型场效应管;栅极与沟道之间断开、存在绝缘间隙的,归绝缘栅场效应管。三者各有一个独有的图形特征,不会互相冒充。

应试要点

认三极管只认发射极箭头:箭头朝外是 NPN,箭头朝里是 PNP。英文口诀更稳,NPN 是 Not Pointing iN,PNP 是 Pointing iN。箭头永远由 P 型区指向 N 型区,且永远只画在发射极上。电流关系 I_E = I_B + I_C,共射放大倍数 β = I_C / I_B,量纲为纯数。栅极与沟道成 PN 结的是结型场效应管,栅极与沟道之间有绝缘间隙的是绝缘栅场效应管。

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