三极管是什么?
晶体三极管的主要作用是放大和控制电流或电压。其放大作用是通过控制输入信号的小变化来改变输出信号的大变化。而控制作用是根据输入信号的大小和类型,通过电流和电压的变化来控制器件的功率、频率和负载。


PART 02
三极管工作原理
晶体三极管工作原理可以简单地概括为以下几步:
具体电子是如何运动的,忽略。在运用时,只需要把三极管的电流放大作用类比成一个阀门即可。
当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。
3.2 放大状态

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
4.1 输入特性曲线
一般状况下,当UCE≥1V时,集电结就处于反向偏置,此刻再增大UCE对iB的影响很小,也即UCE>1V往后的输入特性与UCE=1V的一条特性曲线重合,所以,半导体器材手册中一般只给出一条UCE≥1V时的输入特性曲线,如图所示。输入特性曲线的数学表达式 为:iB=f(uBE)| UCE = 常数。
4.2 输出特性曲线

在饱和区,集电极电流ic会跟随着uce电压的增大而增大,近似为线性 ;放大区和饱和区的界限是三极管的饱和电压uces,当uce>uces时候便是放大区,该饱和电压还与基极电流ib成正比。
如何快速区分放大区和饱和区?(这个我常常记不住)
分直流和交流放大系数:
交流也叫动态电流放大系数,指在交流状态下的HFE或β。
也叫集电极最大允许耗散功率PCM,是晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。它与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系,晶体管使用时,其实际耗散功率不允许超过PCM值,否则会造成晶体管因过载而损坏。
5.3 频率特性
特征频率:当f= fT时,三极管完全失去电流放大功能.如果工作频率大于fT,电路将不正常工作。
小于或者等于3MHZ是低频管,大于或等于30MHZ是高频管,大于3MHZ小于30MHZ是中频管。
5.4 集电极最大电流Icm
5.5 最大反向电压
集电极-发射极反向击穿电压指晶体管基极开路时,集电极与发射极之间的最大允许反向电压,是集电极与发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压,用VCEO或者BVCEO表示。
发射极-基极反向击穿电压,指晶体管的集电极开路时,发射极与基极之间的最大允许反向电压,用VEBO或BVEBO表示。
5.6 反向电流
ICBO也叫集电结反向漏电流,是当晶体管的发射极开路时,集电极与基极之间的反向电流,ICBO对温度较敏感,该值越小,说明晶体管的温度特性越好。
5.7 其他参数

具体如何算,参照下面这个表还有三极管规格书即可。


7.2 PNP三极管开关电路
电路分析:上图为PNP型三极管,按下开关S2,约1mA的Ib流过箭头,三极管工作在饱和状态,e极到c极完全导通,c极电平接近5V,负载RL两端压降接近5V;Ib与Ic电流都流出e极,根据电流方向,e极为高电平,应接电源,c极接负载和地。
电路分析:对于PNP三极管,更应该在b极加一个上拉电阻,原理同NPN三极管。

7.4 NPN三极管驱动继电器
电路分析:对于某些控制信号为低电平时,可能并不是真正的0V,一般在1V以内,为保证三极管完全截止,不得不在三极管b极加一个反向稳压管或正向二极管,以提高三极管导通的阈值电压。根据个人经验,推挽输出的数字信号不用加,OC输出、二极管输出以及延时控制有必要加,通常稳压管正常的工作电流≥1mA。

b极电流必须≥1mA可保证三极管处于饱和状态,此时Ic满足三极管最大的驱动能力。
总之,晶体三极管是一种高效、稳定和可靠的半导体器件,它在电子工程中有着广泛的应用。其工作原理虽然看起来比较复杂,但对于电子工程师来说,了解其工作原理是必不可少的。
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