三极管的工作原理分解.docx

三极管工作原理

一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合（如图1）。这种想法是错误的，两个二极管的组合不能形成一个三极管。我们以NPN型三极管为例（见图2 ），两个PN结共用了一个P 区——基区，基区做得极薄，只有几微米到几十微米，正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体，它们之间存在着相互联系和相互影响，使三极管完全不同于两个单独的PN结的特性。三极管在外加电压的作用下，形成基极电流、集电极电流和发射极电流，成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关，三极管内部进行的物理过程是十分复杂的，初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲，可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后，它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了（见图3 ），用式子来表示就是

β 和α 称为三极管的电流分配系数，其中β 值大家比较熟悉，都管它叫电流放大系数。三个电流中，有一个电流发生变化，另外两个电流也会随着按比例地变化。例如，基极电流的变化量ΔIb＝10μA，β ＝50 ，根据ΔIc ＝βΔIb的关系式，集电极电流的变化量ΔIc

＝50×10 ＝500μA，实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流，它仅仅起着一种控制作用，控制着电路里的电源，按确定的比例向三极管提供Ib、Ic和Ie这三个电流。为了容易理解，我们还是用水流比喻电流（见图4 ）。这是粗、细两根水管，粗的管子内装有闸门，这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流，粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大，闸门就开得越大，相应地流过粗

管子的水就越多，这就体现出“以小控制大，以弱控制强”的道理。由图可见，细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。三极管的基极b、集电极c和发射极e就对应着图4中的细管、粗管和粗细交汇的管子。电路见图5，若给三极管外加一定的电压，就会产生电流Ib、Ic和Ie。调节电位器RP改变基极电流Ib，Ic也随之变化。由于Ic＝βIb，所以很小的Ib控制着比它大β倍的Ic。Ic不是由三极管产生的，是由电源VCC在Ib的控制下提供的，所以说三极管起着能量转换作用。

四、如图5，假设三极管的β=100，RP=200K，此时的

Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=βIb=2mA

当RP=0时，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=βIb=2mA。以上两种状态都符合Ic=βIb，我们说，三极管处于"放大区"。假设RP=0,Rb=1k,此时，Ib=6v/1k=6mA按Ic=βIb计算，Ic应等于600mA，而实际上，由于图中300欧姆限流电阻（Rc）的存在，实际上Ic=(6v/300)≈20mA,此时，Ic≠βIb，而且，Ic不再受Ib控制，即处于"饱和区"，当RP和Rb大到

一定程度，使Ube<死区电压(硅管约0.5V，锗管约0.3）此时be结处于不导通状态，Ib=0，则Ic=0，处于"截止区"。

五、单纯从“放大”的角度来看，我们希望β 值越大越好。可是，三极管接成共发射极放大电路（图6 ）时，从管子的集电极c 到发射极e 总会产生一有害的漏电流，称为穿透电流Iceo，它的大小与β值近似成正比，β值越大，Iceo就越大。Iceo这种寄生电流不受Ib控制，却成为集电极电流Ic 的一部分，Ic ＝βIb＋Iceo 。值得注意的是，Iceo跟温度有密切的关系，温度升高，Iceo急剧变大，破坏了放大电路工作的稳定性。所以，选择三极管时，并不是β越大越好，一般取硅管β 为40～150，锗管取40～80 。

六、在常温下，锗管的穿透电流比较大，一般由几十微安到几百微安，硅管的穿透电流就比较小，一般只有零点几微安到几微安。Iceo虽然不大，却与温度有着密切的关系，它们遵循着所谓的“加倍规则”，这就是温度每升高10℃，Iceo约增大一倍。例如，某锗管在常温20℃时，Iceo为20μA，在使用中管芯温度上升到50℃，Iceo就增大到160μA左右。测量Iceo的电路很简单（图7 ），三极管的基极开路，在集电极与发射极之间接入电源VCC （6V），串联在电路中的电流表（可用万用表中的0.1mA挡）所指示的电流值就是Iceo 。

七、严格地说，三极管的β 值不是一