三極管的分類、工作原理及功能應(yīng)用

今天給大家講一下三極管。

一、什么是三極管？

三極管全稱是“晶體三極管”，也被稱作“晶體管”，是一種具有放大功能的半導(dǎo)體器件。通常指本征半導(dǎo)體三極管，即BJT管。

典型的三極管由三層半導(dǎo)體材料，有助于連接到外部電路并承載電流的端子組成。施加到晶體管的任何一對端子的電壓或電流控制通過另一對端子的電流。

三極管有哪三極？

基極：用于激活晶體管。（名字的來源，最早的點接觸晶體管有兩個點接觸放置在基材上，而這種基材形成了底座連接。）

集電極：三極管的正極。（因為收集電荷載體）

發(fā)射極：三極管的負(fù)極。（因為發(fā)射電荷載流子）

1、三極管的分類

三極管的應(yīng)用十分廣泛，種類繁多，分類方式也多種多樣。

2、根據(jù)結(jié)構(gòu)

NPN型三極管

PNP型三極管

3、根據(jù)功率

小功率三極管

中功率三極管

大功率三極管

4、根據(jù)工作頻率

低頻三極管

高頻三極管

5、根據(jù)封裝形式

金屬封裝型

塑料封裝型

6、根據(jù)PN結(jié)材料

鍺三極管

硅三極管

除此之外，還有一些專用或特殊三極管

二、三極管的工作原理

這里主要講一下PNP和NPN。

1、PNP

PNP是一種BJT，其中一種n型材料被引入或放置在兩種p型材料之間。在這樣的配置中，設(shè)備將控制電流的流動。PNP晶體管由2個串聯(lián)的晶體二極管組成。二極管的右側(cè)和左側(cè)分別稱為集電極-基極二極管和發(fā)射極-基極二極管。

2、NPN

NPN中有一種 p 型材料存在于兩種 n 型材料之間。NPN晶體管基本上用于將弱信號放大為強信號。在 NPN 晶體管中，電子從發(fā)射極區(qū)移動到集電極區(qū)，從而在晶體管中形成電流。這種晶體管在電路中被廣泛使用。

PNP和NPN 符號圖

三、三極管的 3 種工作狀態(tài)

分別是截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)。接下來分享在其他公眾號看到的一種通俗易懂的講法：

1、截止?fàn)顟B(tài)

三極管的截止?fàn)顟B(tài)，這應(yīng)該是比較好理解的，當(dāng)三極管的發(fā)射結(jié)反偏，集電結(jié)反偏時，三極管就會進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)。

這就相當(dāng)于一個關(guān)緊了的水龍頭，水龍頭里的水是流不出來的。

三極管工作原理-截止?fàn)顟B(tài)

截止?fàn)顟B(tài)下，三極管各電極的電流幾乎為0，集電極和發(fā)射極互不相通。

2、放大狀態(tài)

當(dāng)三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，三極管就會進(jìn)入放大狀態(tài)。

在放大狀態(tài)下，三極管就相當(dāng)于是一個受控制的水龍頭，水龍頭流出水流的大小受開關(guān)（基極）控制，開關(guān)擰大一點，流出的水就會大一點。

也就是放大狀態(tài)下，基極的電流大一點，集電極的電流也會跟著變大！并且ic與ib存在一定比例關(guān)系，ic = β ib，β是直流電流放大系數(shù)，表示三極管放大能力的大小。

三極管工作原理-放大狀態(tài)

3、飽和狀態(tài)

當(dāng)三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏時，三極管工作在飽和狀態(tài)。

在飽和狀態(tài)下，三極管集電極電流ic的大小已經(jīng)不受基極電流ib的控制，ic與ib不再成比例關(guān)系。

飽和狀態(tài)下的三極管基極電流ib變大時，集電極電流ic也不會變大了，這就相當(dāng)于水龍頭的開關(guān)已經(jīng)開得比較大了，開關(guān)再開大時，流出的水流也不會再變大了。

飽和狀態(tài)

四、三極管的功能應(yīng)用

1、三極管放大電路

三極管是一種電流放大器件，可制成交流或直流信號放大器，由基極輸入一個很小的電流從而控制集電極輸出很大的電流，如下圖所示：

《電子元器件從入門到精通》

三極管基極（b）電流最小，且遠(yuǎn)小于另兩個引腳的電流；發(fā)射極（e）電流最大（等于集電極電流和基極電流之和）；集電極（c）電流與基極（b）電流之比即為三極管的放大倍數(shù)。

三極管具有放大功能的基本條件是保證基極和發(fā)射極之間加正向電壓（發(fā)射結(jié)正偏），基極與集電極之間加反向電壓（集電結(jié)反偏）。基極相對于發(fā)射極為正極性電壓，基極相對于集電極為負(fù)極性電壓。

2、三極管的 3 種工作類型

這里主要有三種類型：共基極 (CB)、共集電極 (CC) 和共發(fā)射極 (CE)

1）三極管共基極型（CB）

在共基極 (CB) 配置中，晶體管的基極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

三極管共基極型（CB）

2）三極管共集電極型（CC）

在公共集電極 (CC) 配置中，集電極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

三極管共集電極型（CC）

3）三極管共射極型（CE）

在公共發(fā)射極 (CE) 配置中，發(fā)射極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

三極管共射極型（CE）

3、三極管的開關(guān)功能

三極管的集電極電流在一定范圍內(nèi)隨基極電流呈線性變化，這就是放大特性。當(dāng)基極電流高過此范圍時，三極管集電極電流會達(dá)到飽和值（導(dǎo)通），基極電流低于此范圍時，三極管會進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)（斷路），這種導(dǎo)通或截止的特性在電路中還可起到開關(guān)作用，如下圖所示：