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详解三极管工作原理
2025-09-23 16:02:45 责编:小OO
文档
详解三极管工作原理

半导体三极管,又称为双极结型晶体管(bipolar junction transistor, BJT)。

广义上,三极管有多种,常见如下图所示 。

狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。

本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:

三极管的发明

晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。

真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。

二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。

早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。

经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。

小功率三极管一般为塑料包封;

大功率三极管一般为金属铁壳包封.

三极管核心结构

三极管是两个背对背的PN结组成,可以是NPN组合,也或以是PNP组合,内部发射区高掺杂,基区很薄,集电结面积大。

三极管结构示意图:

三极管核心功能

放大功能:小电流微量变化,在大电流上放大表现出来;

开关功能:以小电流控制大电流的通断。

三极管的三个工作状态

三极管是一个以b(基极)电流Ib 来驱动流过CE 的电流Ic 的器件,它的工作原理很像一个可控制的阀门;三极管的工作状态有四个,放大、截止、饱和、倒置。

 

集/基/射电流关系:

IE = IB + IC

IC = β * IB

如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0

(注意:NPN型三极管,电流从基极/集电极流进,发射极流出,即:IE = IB + IC)

当IB=0时, IC→0 ,称为三极管处于截止状态,相当于开关断开;

当IB>0时, IB轻微的变化,会在IC上以几十甚至百多倍放大表现出来;

当IB很大时,IC变得很大,不能继续随IB的增大而增大,三极管失去放大功能,表现为开关导通。

集/基/射电压关系:

工作状态    发射结电压Ube    集电结电压Ubc

放大

正 偏    反 偏

截 止    反 向    反 向

饱 和    正 向    正 向

倒 置    反 向    正 向

注意:

三极管再放大电路中,IC = β * IB, β为放大系数(100~1200),RL为集电极限流电阻,当基极电流再增大时,集电极电流已不会再增大;

三极管在开关(截止/饱和)电路中,避免IB 电流变得很大,造成前级电路或者是三极管损坏,所以,RB为基极限流电阻。

判断练习:

硅管还是锗管?

三极管的型号?

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