三极管工作原理图讲解及用法图解

　　三极管工作原理图讲解及用法图解

　　三极管工作中有三个状态，截止状态，放大状态，饱和状态。我们常利用三极管的截止状态和饱和状态来做无触点开关，数字电路中常以三极管来做开关电路。模拟电路中常常利用三极管的放大状态来进行信号的放大。如下图

　　上图中就是利用三极管构建的非门电路，当输入端为高电平时，三极管进入饱和状态，输出端经过三极管接地，为低电平。当输入端为低电平时，三极管进入截止状态，输出端电压等于电源电压，输出为高电平。

　　如上图，是利用三极管的放大原理构建的一个扩音器电路，图中MIC为驻极体话筒，当对着话筒说话时，声音信号经过话筒转换为电信号，经过耦合电容和基极电阻加到三极管的基极，从而控制三极管的集电极电流做相同的变化，变化的集电极电流在集电极电阻R3上会产生幅度比输入大的电压信号，然后经过输出端耦合电容至扬声器，或者下一级放大电路进行放大。

　　三极管的简称就是晶体三极管，有的叫晶体管、也有的叫半导体三极管，各有各的叫法。三极管是电子电路的重要元器件之一，它的制作过程采用光刻、扩散等工艺在同一块半导体，比如硅片或者锗片上通过参杂形成三个区两个PN结，然后引出三个电极（管脚）。由两个N区夹P区的三极管为NPN型三极管，由两个P区夹N区得的三极管为PNP型三极管。

　　三极管的工作原理

　　假设拿个好的三极管，那么就要创造外部条件来满足三极管的工作。比如是NPN型三极管如上图，此时需要在NPN型三极管的发射结加正向电压，在集电结加反向电压。此时，有Ube＞0、Ubc＜0，那么只要用Ubb和Ucc电源来实现偏置就行。因为三极管只要基极有微小电流变化，集电极就会有β.Ib的电流变化，即Ic＝βIb。，集电极输出的电信号是远大于基极的输入电信号。这里讨论的只是三极管放大交流电信号的外部条件。

　　三极管内部载流子运动过程，发射区的电子向基区运动。

　　由上述提到发射接结加正向电压，电子的扩散运动增强而且是有序的扩散。于是发射区的自由电子就不断的越过发射结这道墙进入基区。，形成了发射区电流IEN。发射区的电子跑到基区，发射区电子变少怎么办？此时电源UBB就给发射区补充电子，得到电流IE。扩散不仅仅只是发射区的电子跑到基区，也有基区的空穴也会越过发射结这道墙跑到发射区，形成电流IEP。这里因为基区参杂浓度实在低，基区的空穴实在太少，IEP的电流被忽略掉，即有IE＝IEN。又因为上面提到基区参杂浓度低，基区确实很薄，那么发射区的电子越过发射结跑到基区，由于基区空穴太少，一部分跟基区的空穴复合，一部分又越过集电结跑到集电区。UBB又会不断的向基区补充空穴，就有复合电流IBN。也是因为基区参杂浓度低，复合电子很少，那么IBN是很小的，几乎忽略。

　　由此说来，发射区的大部分电子最终都赖在集电区了。由于集电区的集电结加的是反向电压，有利于少数非平衡的自由电子做漂移运动。此时，基区跑到集电结非平衡的少数电子就在电场力的作用下，几乎越过集电结这道墙漂移至集电区形成集电极电流ICN。，由于集电区少数的空穴和基区的少数电子也要向对方做漂移运动，那么形成反向饱和电流ICBO。由于ICBO小的可怜，几乎忽略掉。最终根据共发射极NPN型三极管内部的运动分析得知，IE＝IB+IC。

　　三极管也叫双极型晶体管

　　结构与符号

　　由三层半导体、两个PN结构成

　　具有夹在两个N半导体之间的P型半导体的管称为NPN管。 还有一种双重形式，两块P型半导体夹着一个N型半导体管，称为PNP管。 晶体管制造工艺的特征在于发射极区域是高浓度掺杂区域，具有非常薄的基极面积和低杂质浓度以及大的集电极结区域。 这种结构可以保证晶体管的电流放大

　　三层半导体材料构成NPN型、PNP型

　　二、类型

　　按材料分 硅管、锗管 按结构分 NPN、 PNP 按使用频率分 低频管、高频管

　　按功率分小功率管 中功率管 0.5 ~1 W 大功率管 > 1 W

　　三极管放大的外部条件

　　晶体管放大的条件

　　可引起集电极电流大变化的基极电流的小变化的特征被称为晶体管的电流放大。

　　物质更大电流的变化受小电流变化的控制。

　　晶体管的电流放大原理

　　1.电子从发射极到基极区的扩散过程

　　由于发射结处于正向偏置，发射区中的大部分无载流子电子将继续扩散到基极区，并且不断从电源添加电子，从而形成发射极电流IE。

　　2.基区电子的扩散和复合过程

　　由于基极面积非常薄，其载流子空穴浓度大部分非常低，只有一小部分从发射极扩散的电子与基极孔结合。其余大部分可扩散到收集器的接合边缘。

　　3.收集区从发射区收集电子程序。

　　由于集电极结的反向偏置，可以形成从发射区到基极区和集电极区边缘的电子拉入集电极区，从而形成更大的集电极电流集成电路。

　　实验结果表明，IC的数十倍至数百倍大于IB和IB，虽然非常小，但对IC有控制作用，IC随IB变化而变化，基极电流的小变化可由变化引起在集电极电流较大时，对集电极电流具有较大的小基极电流控制作用，这是一种管电流放大。

　　其它特点

　　应用实例

　　续上图

　　如下

　　杂质半导体分为N型和P型半导体两种。电子和空穴是半导体中的两种导电载体。

　　半导体二极管由具有单一导向功率的PN组成。施加正偏压二极管并截止反偏压二极管。特殊二极管既具有二极管的特性，又具有自身的特殊性能，如稳压二极管，稳压器，用于照明的发光二极管，用于光电转换的光电二极管等。

　　半导体三极管的基极电流由集电极电流控制，它是电流控制器件。具有电流放大的三极管的外部条件是发射极必须向前偏置，并且该集合必须是反向偏移。

　　光敏电阻，热敏电阻和压敏电阻是三种特殊的半导体器件。它常用于温度测量，控制，稳压和过压保护电路中。