三極管的基礎(chǔ)知識(shí)

導(dǎo)通條件

NPN型三極管的導(dǎo)通條件是C點(diǎn)電位>B點(diǎn)電位>E點(diǎn)電位，三極管飽和導(dǎo)通的條件是Ub>Ue,Ub>Uc。

PNP型三極管的導(dǎo)通條件是E點(diǎn)電位>B點(diǎn)電位>C點(diǎn)電位，三極管飽和導(dǎo)通的條件是Ue>Ub,Uc>Ub。

NPN型三極管

1、定義：

NPN型三極管，由三塊半導(dǎo)體構(gòu)成，其中兩塊N型和一塊P型半導(dǎo)體組成，P型半導(dǎo)體在中間，兩塊N型半導(dǎo)體在兩側(cè)。三極管是電子電路中最重要的器件，它最主要的功能是電流 放大和開(kāi)關(guān)作用。

半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說(shuō)它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開(kāi)關(guān)作用。 三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極(用字母B表示--B取自英文Base，基本(的)、基礎(chǔ)(的))，其他的兩個(gè)電極分別稱為集電極(用字母C表示--C取自英文Collector，收集)和發(fā)射極(用字母E表示-- E取自英文Emitter，發(fā)射)。電流從集電極輸入的。

2、基本作用：

三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量。

三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。

3、工作原理：

三極管是一種控制元件，主要用來(lái)控制電流的大小，以共發(fā)射原理圖極接法為例(信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地)，當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。

但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。)，三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫 建立偏置 ，否則會(huì)放大失真。

4、常用：

電子制作中常用的三極管有9 0× ×系列，包括低頻小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP)，低噪聲管9014(NPN)，高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見(jiàn)到3DG6(低頻小功率硅管)、3AX31 (低頻小功率鍺管) 等，它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。

第一部分的3表示為三極管。 第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu)，A: PNP型鍺材料 B: NPN型鍺材料 C: PNP型硅材料 D: NPN型硅材料 第三部分表示功能，U:光電管 K:開(kāi)關(guān)管 X:低頻小功率管 G:高頻小功率管 D:低頻大功率管 A:高頻大功率管。另外，3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管，BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。

PNP型三極管

1、定義：PNP型三極管，是由2塊P型半導(dǎo)體中間夾著1塊N型半導(dǎo)體所組成的三極管，所以稱為PNP型三極管。也可以描述成，電流從發(fā)射極E流入的三極管。

PNP型三極管與NPN型三極管的區(qū)別

1、2個(gè)PN結(jié)的方向不一致。PNP是共陰極，即兩個(gè)PN結(jié)的N結(jié)相連做為基極，另兩個(gè)P結(jié)分別做集電極和發(fā)射極;電路圖里標(biāo)示為箭頭朝內(nèi)的三極管。NPN則相反。

2、工作原理：晶體三極管按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

對(duì)于NPN管，它是由2塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極c。

當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時(shí)，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時(shí)，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。

放大原理

1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子

電源Ub經(jīng)過(guò)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(guò)發(fā)射結(jié)進(jìn)入基區(qū)，形成發(fā)射極電流Ie。同時(shí)基區(qū)多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于多數(shù)載流子濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)載流子濃度，可以不考慮這個(gè)電流，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流。

2、基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合

電子進(jìn)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(kuò)散，被集電結(jié)電場(chǎng)拉入集電區(qū)形成集電極電流Ic。也有很小一部分電子（因?yàn)榛鶇^(qū)很?。┡c基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)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。

3、集電區(qū)收集電子

由于集電結(jié)外加反向電壓很大，這個(gè)反向電壓產(chǎn)生的電場(chǎng)力將阻止集電區(qū)電子向基區(qū)擴(kuò)散，同時(shí)將擴(kuò)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Icn。另外集電區(qū)的少數(shù)載流子（空穴）也會(huì)產(chǎn)生漂移運(yùn)動(dòng)，流向基區(qū)形成反向飽和電流，用Icbo來(lái)表示，其數(shù)值很小，但對(duì)溫度卻異常敏感。

根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic；

這就是說(shuō)，在基極補(bǔ)充一個(gè)很小的Ib，就可以在集電極上得到一個(gè)較大的Ic，這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，公式中:β1--稱為直流放大倍數(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，公式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時(shí)β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時(shí)為了方便起見(jiàn)，對(duì)兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。

同理，PNP三極管則主要是形成空穴電流，其余原理基本相近。

直流參數(shù)

共發(fā)射極直流放大倍數(shù)β=Ic/Ib

集電極—基極反向截止電流Icbo，Ic=0時(shí)，基極和集電極間加規(guī)定反向電壓時(shí)的集電極電流。Icb越小，說(shuō)明三極管的集電結(jié)質(zhì)量越好。

集電極—發(fā)射極反向截止電流Iceo（穿透電流），Ib=0時(shí)，集電極—發(fā)射極之間在規(guī)定反向電壓時(shí)的集電極電流。要求Iceo越小越好。

交流參數(shù)

共發(fā)射極交流放大倍數(shù)β=△Ic/△Ib，其中△Ib是Ib的變化量，△Ic時(shí)Ic對(duì)應(yīng)的變化量，三極管β值一般以20～100之間為好。

共基極交流放大倍數(shù)α=△Ic/△Ie約等于≈1。

極限參數(shù)

集電極最大允許電流Icm，集電極Ic值超過(guò)一定限額β值會(huì)下降，當(dāng)β下降到額定值的1/2～2/3時(shí)的Ic值稱Icm，正常工作時(shí)不允許超過(guò)Icm。

集電極—發(fā)射極之間擊穿電壓BUceo：指基極開(kāi)路時(shí)，集電極和發(fā)射極之間的擊穿電壓。

集電極最大允許耗散功率Pcm：由于集電結(jié)處于反向連接，所以，電阻很大。當(dāng)電流流過(guò)集電結(jié)時(shí)，集電結(jié)就會(huì)產(chǎn)生熱量，為了使集電結(jié)的溫度不超過(guò)規(guī)定值，集電極耗散功率將受到限制，一般應(yīng)使Pcm≤IcUce。

電流走向