三极管的工作原理详解，图文+案例

什么是三极管？

三极管全称是“晶体三极管”，也被称作“晶体管”，是一种具有放大功能的半导体器件。通常指本征半导体三极管，即BJT管。

典型的三极管由三层半导体材料，有助于连接到外部电路并承载电流的端子组成。施加到晶体管的任何一对端子的电压或电流控制通过另一对端子的电流。

三极管实物图

三极管有哪三极？

基极：用于激活晶体管。（名字的来源，最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上，而这种基材形成了底座连接。）
集电极：三极管的正极。（因为收集电荷载体）
发射极：三极管的负极。（因为发射电荷载流子）

三极管的分类

三极管的应用十分广泛，种类繁多，分类方式也多种多样。

1、根据结构

NPN型三极管
PNP型三极管

2、根据功率

小功率三极管
中功率三极管
大功率三极管

3、根据工作频率

低频三极管
高频三极管

4、根据封装形式

金属封装型
塑料封装型

5、根据PN结材料

锗三极管
硅三极管

除此之外，还有一些专用或特殊三极管。

三极管的工作原理

这里主要讲一下PNP和NPN。

1、PNP

PNP是一种BJT，其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。在这样的配置中，设备将控制电流的流动。PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。

2、NPN

NPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。在 NPN 晶体管中，电子从发射极区移动到集电极区，从而在晶体管中形成电流。这种晶体管在电路中被广泛使用。

PNP和NPN 符号图

三极管的3种工作状态

分别是截止状态、放大状态、饱和状态。接下来分享我在微信公众号（借用一下，原作者看到的话，提醒一下）看到的一种通俗易懂的讲法：

1、三极管工作原理-截止状态

三极管的截止状态，这应该是比较好理解的，当三极管的发射结反偏，集电结反偏时，三极管就会进入截止状态。

这就相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。

三极管工作原理-截止状态

截止状态下，三极管各电极的电流几乎为0，集电极和发射极互不相通。

2、三极管工作原理-放大状态

当三极管发射结正偏，集电结反偏，三极管就会进入放大状态。

在放大状态下，三极管就相当于是一个受控制的水龙头，水龙头流出水流的大小受开关（基极）控制，开关拧大一点，流出的水就会大一点。

也就是放大状态下，基极的电流大一点，集电极的电流也会跟着变大！并且ic与ib存在一定比例关系，ic = β ib，β是直流电流放大系数，表示三极管放大能力的大小。

三极管工作原理-放大状态

3、三极管工作原理-饱和状态

当三极管发射结正偏，集电结正偏时，三极管工作在饱和状态。

在饱和状态下，三极管集电极电流ic的大小已经不受基极电流ib的控制，ic与ib不再成比例关系。

饱和状态下的三极管基极电流ib变大时，集电极电流ic也不会变大了，这就相当于水龙头的开关已经开得比较大了，开关再开大时，流出的水流也不会再变大了。

三极管工作原理-饱和状态

三极管的3种工作类型（接线类型）

这里主要有三种类型：共基极 (CB)、共集电极 (CC) 和共发射极 (CE)。

1、三极管共基极型（CB）

在共基极 (CB) 配置中，晶体管的基极端子在输入和输出端子之间是公共的。

三极管共基极型（CB）

2、三极管共集电极型（CC）

在公共集电极 (CC) 配置中，集电极端子在输入和输出端子之间是公共的。

三极管共集电极型（CC）

3、三极管共射极型（CE）

在公共发射极 (CE) 配置中，发射极端子在输入和输出端子之间是公共的。

三极管共射极型（CE）

三极管的功能应用（参考来源《从入门到精通电子元器件》）

1、三极管放大电路

三极管是一种电流放大器件，可制成交流或直流信号放大器，由基极输入一个很小的电流从而控制集电极输出很大的电流，如下图所示：

NPN三极管放大电路

PNP三极管放大电路

三极管基极（b）电流最小，且远小于另两个引脚的电流；发射极（e）电流最大（等于集电极电流和基极电流之和）；集电极（c）电流与基极（b）电流之比即为三极管的放大倍数。

三极管具有放大功能的基本条件是保证基极和发射极之间加正向电压（发射结正偏），基极与集电极之间加反向电压（集电结反偏）。基极相对于发射极为正极性电压，基极相对于集电极为负极性电压。

2、三极管的开关功能

三极管的集电极电流在一定范围内随基极电流呈线性变化，这就是放大特性。当基极电流高过此范围时，三极管集电极电流会达到饱和值（导通），基极电流低于此范围时，三极管会进入截止状态（断路），这种导通或截止的特性在电路中还可起到开关作用，如下图所示：

三极管的开关功能

3、三极管的其他功能作用

三极管配合其他元件可以构成振荡器
把一只小功率可控硅和一只大功率三极管组合，就可得到一只大功率可控硅，主要作用是扩流
两只三极管串联可直接代换调光台灯中的双向触发二极管，主要是代换功能
用三极管构成的电路可以模拟其它元器件
电阻分压器构成恒压源电路，晶体管用作恒压管
晶体管反相器

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