【E課堂】通俗易懂的三極管工作原理

　　本文就三極管的工作原理進行了簡單介紹。

　　1、晶體三極管簡介。晶體三極管是p型和n型半導體的有機結合，兩個pn結之間的相互影響，使pn結的功能發生了質的飛躍，具有電流放大作用。晶體三極管按結構粗分有npn型和pnp型兩種類型。如圖2-17所示。(用Q、VT、PQ表示)三極管之所以具有電流放大作用，首先，制造工藝上的兩個特點：(1)基區的寬度做的非常薄;(2)發射區摻雜濃度高，即發射區與集電區相比具有雜質濃度高出數百倍。

　　2、晶體三極管的工作原理。

　　其次，三極管工作必要條件是(a)在B極和E極之間施加正向電壓(此電壓的大小不能超過1V);(b)在C極和E極之間施加反向電壓(此電壓應比eb間電壓較高);(c)若要取得輸出必須施加負載。

　　圖2-17 三極管的構造示意圖

　　最后，當三極管滿足必要的工作條件后，其工作原理如下：

　　(1) 基極有電流流動時。由于B極和E極之間有正向電壓，所以電子從發射極向基極移動，又因為C極和E極間施加了反向電壓，因此，從發射極向基極移動的電子，在高電壓的作用下，通過基極進入集電極。于是，在基極所加的正電壓的作用下，發射極的大量電子被輸送到集電極，產生很大的集電極電流。

　　(2)基極無電流流動時。在B極和E極之間不能施加電壓的狀態時，由于C極和E極間施加了反向電壓，所以集電極的電子受電源正電壓吸引而在C極和E極之間產生空間電荷區，阻礙了從發射極向集電極的電子流動，因

　　而就沒有集電極電流產生。

　　綜上所述，在晶體三極管中很小的基極電流可以導致很大的集電極電流，這就是三極管的電流放大作用。此外，三極管還能通過基極電流來控制集電極電流的導通和截止，這就是三極管的開關作用(開關特性)。

　　參見晶體三極管特性曲線2-18圖所示：

　　圖2-18 晶體三極管特性曲線

　　3、晶體三極管共發射極放大原理如下圖所示：

　　A、vt是一個npn型三極管，起放大作用。

　　B、ecc 集電極回路電源(集電結反偏)為輸出信號提供能量。

　　C、rc 是集電極直流負載電阻，可以把電流的變化量轉化成電壓的變化量反映在輸出端。

　　D、基極電源ebb和基極電阻rb，一方面為發射結提供正向偏置電壓，同時也決定了基極電流ib.

　　圖2-19 共射極基本放大電路

　　E、cl、c2作用是隔直流通交流偶合電容。

　　F、rl是交流負載等效電阻。

　　交流通路：ui正端-cl-vtb-vtc-c2-rl-ui負端。

　　(1)在日常使用中采用兩組電源不便，可用一組供電。

　　(2)為簡化電路，用“UCC”的端點和“地”表示直流電源。

　　(3)把輸入信號電壓、輸出信號電壓和直流電源的公共端點稱為“地”并用符號“丄”表示，以地端作零電位參考。

　　畫外音： 我們可以用水龍頭與閘門放水的關系，來想象或者說是理解三極管的放大原理。其示意圖如下圖 2-20 所示：

　　圖 2-20 三極管放大原理參考示意圖

　　① 如圖 2.20 (a)所示：當發射結無電壓或施加電壓在門限電壓以下，相當于閘門關緊時，水未從水龍頭底部通過水嘴流出來。此時， ec 之間電阻值無窮大， ec 之間的電流處于截止狀態，或者說是開關的 OFF 狀態。

　　圖 2-20 三極管放大原理參考示意圖

　　② 如圖 2.20 ( b )所示：當對發射結施加電壓在門限電壓范圍時(以硅管 0.7V 左右為例)，相當于閘門松動一點點，從水龍頭底部通過水嘴流出的水成滴答狀態。此時， ec 之間的電阻值也下降了一點點。

　　圖 2-20 三極管放大原理參考示意圖

　　③ 如圖 2.20 ( c )所示：當對發射結施加電壓在 0.8V 時，相當于閘門已打開三分之一的狀態時，水龍頭底部已經可以有三分之一的水通過水嘴流出來了，此時， ec 之間的電阻值也下降了三分之一， ec 之間的電流處于調控或者說是放大狀態。

　　圖 2-20 三極管放大原理參考示意圖

　　④ 如圖 2.20 ( d )所示：當對發射結施加電壓在 0.9V 時，相當于閘門已打開三分之二的狀態時，水龍頭底部已經可以有三分之二的水通過水嘴流出來了，此時， ec 之間的電阻值也下降了三分之二， ec 之間的電流處于調控或者說是放大狀態。

　　圖 2-20三極管放大原理參考示意圖

　　⑤ 如圖 2.20 ( e )所示：當對發射結施加電壓在 1V 或者 1V 以上時，相當于閘門已完全打開的狀態時，水龍頭底部所有的水已經可以通過水嘴流出來了，此時， ec 之間的電阻值也下降為“ 0 ”，或者說很小，可以或略不計， ec 之間的電流處于飽和狀態，或者說是開關的 ON 狀態。