三極管圖解|NPN型三極管知識-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-03-30
NPN型三極管，由三塊半導體構成，其中兩塊N型和一塊P型半導體組成，P型半導體在中間，兩塊N型半導體在兩側。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。
半導體三極管也稱(chēng)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結構成的，而三極管由兩個(gè)PN結構成，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（的）），其他的兩個(gè)電極分別稱(chēng)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）。
三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉換成信號的能量。三極管有一個(gè)重要參數就是電流放大系數β。
當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。
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)射極接法為例（信號從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當基極電壓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β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數β一般在幾十到幾百倍。
三極管在放大信號時(shí)，首先要進(jìn)入導通狀態(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。
如上圖所示，從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。
三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話(huà)），并且基極電流很小的變化，會(huì )引起集電極電流很大的變化，且變化滿(mǎn)足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以β叫做三極管的放大倍數（β一般遠大于1，例如幾十，幾百）。
如果將一個(gè)變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì )引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的，那么根據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(huì )發(fā)生很大的變化。將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái)，就得到了放大后的電壓信號了。
三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結的非線(xiàn)性（相當于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對于硅管，常取0.7V）。當基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí)，基極電流就可以認為是0。
但實(shí)際中要放大的信號往往遠比0.7V要小，如果不加偏置的話(huà)，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（因為小于0.7V時(shí)，基極電流都是0）。
如果事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個(gè)小信號跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號就會(huì )導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì )被放大并在集電極上輸出。
另一個(gè)原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒(méi)有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無(wú)效（因為沒(méi)有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時(shí)，集電極電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。
下面說(shuō)說(shuō)三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓），集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*β〉Ic。
進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣就可以拿三極管來(lái)當作開(kāi)關(guān)使用：當基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)；當基極電流很大，以至于三極管飽和時(shí)，相當于開(kāi)關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管一般把它叫做開(kāi)關(guān)管。
如果在上面這個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當基極電流為0時(shí)，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)（大于流過(guò)燈泡的電流除以三極管的放大倍數β），三極管就飽和，相當于開(kāi)關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì )隨著(zhù)增加（在三極管未飽和之前）。
但是在實(shí)際使用中要注意，在開(kāi)關(guān)電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時(shí)會(huì )影響其開(kāi)關(guān)速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數等于或稍大于集電極電流時(shí)是淺度飽和，遠大于集電極電流時(shí)是深度飽和。因此只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉換速度。
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