细说三极管

2023-11-16


前言

  在生活中的电路板上,我们经常能看到各种各样的三极管,而且基本上是每块板子上都会有三极管这种元件,不论是用在放大电路、开关电路还是稳压电路等等地方,三极管都是一个必不可少且实用的元件,那么这篇文章就详细的谈谈我对三极管的理解和认知。


一、什么是三极管

  三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
  三极管是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。
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二、三极管是哪三级

1.基极

用于激活晶体管。通常在图形符号中用字母b来表示,也就是“base”的缩写,名字的来源,最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上,而这种基材形成了底座连接。

2.集电极

三极管的正极,因为收集电荷载体。通常在图形符号中用字母c来表示,也就是“collector”的缩写。

3.发射极

三极管的负极,因为发射电荷载流子。通常在图形符号中用字母e来表示,也就是“emitter”的缩写。
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三、三极管的分类

晶体三极管的种类很多,分类方法也有多种。下面按用途、频率、功率、材料等进行分类。

1.根据材料

按材料可分为锗三极管和硅三极管。

2.根据结构

常用的是两种结构,NPN三极管和PNP三极管结构。

3.根据功率

按功率分有小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管。

4.根据工作频率

按工作频率分有低频三极管、高频三极管和超高频三极管。

5.根据制作工艺

按制作工艺分有平面型三极管、合金型三极管、扩散型三极管。

6.根据制外形封装

按外形封装的不同可分为金属封装三极管、玻璃封装三极管、陶瓷封装三极管、塑料封装三极管等。

7.根据用途

按用途分有高、中频放大管、低频放大管、低噪声放大管、光电管、开关管、高反压管、达林顿管、带阻尼的三极管等。

四、三极管的工作原理

这里分两种不同结构的三极管的工作原理来讲:

1.PNP三极管

  PNP是一种BJT,其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。在这样的配置中,设备将控制电流的流动。PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。
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电流方向为发射极流向基极(驱动电流从基极流出),发射极流向集电极。
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当然我不是特别喜欢这张图是因为PNP的电流方向是从下往上流的,因为在实际电路图中,大多还是发射极连接高电平的,这点要特别注意,和NPN三极管的图片做对比会更好,总之电流是E到C,和NPN三极管相反。

2.NPN三极管

  NPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。在 NPN 晶体管中,电子从发射极区移动到集电极区,从而在晶体管中形成电流。这种晶体管在电路中被广泛使用。
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电流方向为基极流向发射极(驱动电流从基极流入),集电极流向发射极。
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五、三极管的三种工作状态

1.截止状态

当三极管的发射结反偏集电结反偏时,三极管就会进入截止状态。
发射结正偏就相当于是把水龙头关紧了,任凭你集电结给出的水流有多大,都是流不出来的,而且截止状态下,集电极和发射极之间是不导通的,相当于开关的断开。
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2.放大状态

当三极管发射结正偏集电结反偏时,三极管就会进入放大状态。
在放大状态下,三极管就相当于是一个受控制的水龙头,水龙头流出水流的大小受开关(基极)控制,开关拧大一点,流出的水就会大一点。也就是放大状态下,基极的电流大一点,集电极的电流也会跟着变大。并且 ic 与 ib 存在一定比例关系,ic = β ib,β是直流电流放大系数,表示三极管放大能力的大小。
放大状态下,集电极与发射极之间会有一定的压降,至于压降 UCE 等于多少,那么要根据具体的电路才能知道。
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3.饱和状态

当三极管发射结正偏集电结正偏时,三极管工作在饱和状态。
在饱和状态下,三极管集电极电流 ic 的大小已经不受基极电流ib的控制, ic 与 ib 不再成比例关系。饱和状态下的三极管基极电流 ib 变大时,集电极电流 ic 也不会变大了,这就相当于水龙头的开关已经开得比较大了,开关再开大时,流出的水流也不会再变大了。
饱和状态下,集电极和发射极之间的压降 UCE 很小,大约只有0.1V左右,相当于开关的完全闭合。
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六、三极管的三种工作类型

这里主要有三种类型:共基极 (CB)、共集电极 (CC) 和共发射极 (CE):

1.三极管共基极型(CB)

在共基极 (CB) 配置中,晶体管的基极端子在输入和输出端子之间是公共的。
只有电压放大作用,没有电流放大,有电流跟随作用,输入电阻小,输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好,常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合,模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
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2.三极管共集电极型(CC)

在公共集电极 (CC) 配置中,集电极端子在输入和输出端子之间是公共的。
只有电流放大作用,没有电压放大,有电压跟随作用。在三种组态中,输入电阻最高,输出电阻最小,频率特性好。可用于输入级、输出级或缓冲级。
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3.三极管共射极型(CE)

在公共发射极 (CE) 配置中,发射极端子在输入和输出端子之间是公共的。
电压和电流增益都大于1,输入电阻在三种组态中居中,输出电阻与集电极电阻有很大关系。适用于低频情况下,作多级放大电路的中间级。
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4.小结

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总结

以上仅仅是个人对三极管的一部分认知,不对的地方大家可以一起讨论。后面有新的理解还会慢慢加进去,好记性不如烂笔头,多写多看,自己学到的知识也就越深刻。
觉得不错的话,三连鼓励一下吧!
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    文章目录 前言 一 什么是三极管 二 三极管是哪三级 1 基极 2 集电极 3 发射极 三 三极管的分类 1 根据材料 2 根据结构 3 根据功率 4 根据工作频率 5 根据制作工艺 6 根据制外形封装 7 根据用途 四 三极管的工作原理