简单讲述下三极管的知识

三极管，全称半导体三极管，又称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体装置，其作用是将电磁波放大，使之成为高振幅值的电磁波，又作无触点开关，是电子电路的核心元件。三极管是在一片半导体基板上形成一个两相PN结，两个PN结将整片半导体分为三部分，中间为基板，两侧为发射区和集电区，排列方式为PNP和NPN。

三极管工作原理

三极电流放大器具有三个极，分别被称为集电极C、基极B、发射极E。分为两种：NPN和PNP。本文通过NPN三极管的共发射极放大电路实例，说明了三极管放大电路的基本原理。

一，电流的放大。

下列分析只适用于NPN型三极管。正如上面所示，我们把从基极B流到发射极E的电流称为基极电流Ib，而从C集电极流到发射极E的电流称为集电极电流Ic。电流的方向都是从发射极流出的，因此在发射极E上有一个箭头，表示电流的方向。

三极管的放大是这样的：集电极电流由基极电流控制(假设电源能够为集电极提供足够大的电流)，而基极电流的微小变化会导致集电极电流发生较大的变化，而且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化是基极电流变化的β倍，也就是说，电流的变化被放大了β倍，因此我们称β为三极管的放大倍数(β通常比1大得多，比如几十、几百)。

若在基极和发射极之间加入一个变化的小信号，则会引起基极电流Ib的变化，增大Ib的变化幅度，从而使Ic发生很大变化。若集电极电流Ic流过电阻R处，则电阻上电压会发生很大的变化，这可以用电压计算公式U=R*I来计算。把电阻器上的电压取出来，我们就得到了电压放大信号。

二、偏置电路

在实际的放大电路中使用三极管时，还需要加入适当的偏置电路。

以下是一些原因：

首先，由于三极管BE结(相当于一根二极管)是非线性的(通常为0.7V)，必须在输入电压高到一定程度之后才能产生基极电流(硅管)。如果在基极和发射极之间的电压小于0.7V，则可以认为基极电流为0。但是，实际上要放大的信号往往比0.7V要小得多，如此小的信号如果不加偏置，将不足以引起基极电流的变化(因为当信号小于0.7V时，所有基极电流都是0)。

假如我们预先在三极管的基极上加一个适当的电流(称为偏置电流，上图中的电阻Rb就是用来提供这一电流的，所以它被称为基极偏置电阻)，当一个小信号与这个偏置电流叠加时，这个小信号会引起基极电流的变化，这种变化会被放大并输出到集电极上。

当输出信号范围的要求，若无附加偏置，则只对增大后的信号进行放大，而对减小后的信号则无效(因为无附加偏置时，集电极电流为0，无法再减小)。同时还加入了偏置，使集电极具有预先设定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流可减小，当输入的基极电流变小时，集电极电流增大。这种降低的信号和增加的信号都能被放大。

三.切换作用。

以下是关于三极管饱和的例子。如上图所示，由于受电阻Rc的限制(Rc是一个固定值，最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流不能无限增大。随着基极电流的增加，集电极电流不会继续增加，三极管就进入饱和状态。

判定三极管饱和与否的一般标准是：Ib*β>Ic。当三极管处于饱和状态时，其集电极和发射极之间的电压会很小，可以理解为开关关闭。因此，我们可以把三极管作为一个开关：当三极管电流为0时，三极管集电极电流为0(被称为三极管截止)，等于开关断开；当三极管电流大到饱和时，等于开关关闭。若三极管主要工作于截止状态，则这种三极管通常称为开关管。

四、工作状况

如上图所示，把电阻Rc换成灯泡，当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡就灭掉了。若基极电流较大(大于流过灯泡的电流减至三极管的放大倍数β)，则三极管饱和，等于关闭开关，灯泡即亮。

因为控制电流只需大于灯泡电流的一个β值，所以可以用一个较小的电流来控制大电流的通断。当基极电流从0缓慢增加时，灯泡的电流也会增加(直到三极管未饱和)。

就PNP型三极管而言，分析方法与此相似，其不同之处在于电流方向与NPN正好相反，所以发射极上的箭头方向也反了过来，变为正方向。

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