詳解三極管分類、工作原理、工作狀態(tài)及功能應(yīng)用

前言

今天我們來(lái)認(rèn)識(shí)一個(gè)基礎(chǔ)的電子元器件：三極管

內(nèi)容主要概括為以下幾個(gè)方面：

①認(rèn)識(shí)三極管

②三極管的分類

③三極管的工作原理

④三極管的3種狀態(tài)

⑤三極管的功能及應(yīng)用

接下來(lái)筆者一一為大家進(jìn)行介紹。

什么是三極管？

三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也被稱為雙極型晶體管或晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。它的主要功能是將微弱的電信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，同時(shí)也被用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。

三極管的分類

根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，三極管可以分為NPN型和PNP型兩種類型。NPN型三極管的集電極和發(fā)射極都是N型半導(dǎo)體，而基極是P型半導(dǎo)體；相反，PNP型三極管的集電極和發(fā)射極都是P型半導(dǎo)體，而基極是N型半導(dǎo)體。

*三極管的兩個(gè)PN結(jié)，類似于兩個(gè)共陰或共陽(yáng)的二極管。

與晶閘管和MOS管相比，三極管的特點(diǎn)是具有放大功能，而晶閘管和MOS管則沒有這種功能。

三極管的工作原理

三極管的工作原理基于小電流控制大電流的原則，其工作機(jī)制像一個(gè)可控制的閥門。根據(jù)不同的工作狀態(tài)和連接方式，三極管主要可以分為三種類型：共基極（CB）、共集電極（CC）和共發(fā)射極（CE）。

共基極（CB）：基極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

共集電極（CC）：集電極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

共發(fā)射極（CE）：發(fā)射極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

三極管的3種狀態(tài)

三極管有三種狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和飽和狀態(tài)。我們可以把三極管想象成一個(gè)水龍頭。

①截止?fàn)顟B(tài)

首先，當(dāng)我們沒有對(duì)水龍頭施加任何外力時(shí)，水龍頭是關(guān)閉的，水流無(wú)法通過(guò)，這時(shí)的狀態(tài)相當(dāng)于三極管的截止?fàn)顟B(tài)。

具體來(lái)說(shuō)，就是加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)。

②放大狀態(tài)

當(dāng)三極管發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏時(shí)，三極管就會(huì)進(jìn)入放大狀態(tài)。即當(dāng)我們逐漸打開水龍頭時(shí)，水會(huì)開始流出，這就相當(dāng)于三極管進(jìn)入了放大狀態(tài)。

這里需要注意的是，這個(gè)“放大”并不是無(wú)中生有地創(chuàng)造能量，而是通過(guò)控制電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。

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(shí)，三極管工作在飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)下的三極管基極電流即使變大，集電極電流也不會(huì)增大，相當(dāng)于水龍頭完全打開時(shí)，水流已經(jīng)最大。

三極管的應(yīng)用

①放大作用

三極管最主要的功能就是放大功能。通過(guò)控制輸入信號(hào)的大小，三極管可以對(duì)電流進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的增強(qiáng)。其基于小電流控制大電流的原則，通過(guò)較小的基極電流IB來(lái)控制較大的集電極電流IC。當(dāng)基極電流IB有微小的變化時(shí)，會(huì)引發(fā)集電極電流IC和發(fā)射極電流IE的大幅度變化。這種“放大”并非將基極電流IB放大，而是通過(guò)控制輸入信號(hào)的大小，使輸出信號(hào)得到增強(qiáng)。

三極管的放大功能實(shí)現(xiàn)還要求基極和發(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）。

示例：簡(jiǎn)單的放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器

這種放大功能被廣泛應(yīng)用于放大器、功率放大器等電路中。例如，在音頻放大器中，三極管可以將微弱的聲音信號(hào)放大為足夠大的聲音輸出。

②開關(guān)控制

三極管可以通過(guò)控制輸入信號(hào)的高低電平，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的開關(guān)控制。開關(guān)作用基于三極管在電路中導(dǎo)通或截止的特性。這種開關(guān)功能被廣泛應(yīng)用于邏輯門電路、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器等電路中。