這是我模電生涯中，學(xué)三極管最爽的一次

硬件筆記本

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目錄：1.三極管是什么？2.三極管工作原理3.三種狀態(tài)4.輸入輸出特性曲線5.三極管的主要參數(shù)（選型指導(dǎo)）6.應(yīng)用
1.三極管是什么？三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。


三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。
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4 K2 p+ d3 i8 p4 Q( W5 o2.三極管工作原理晶體三極管（以下簡稱三極管）按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但使用最多的是硅NPN和鍺PNP兩種三極管，（其中，N是負極的意思（代表英文中Negative），N型半導(dǎo)體在高純度硅中加入磷取代一些硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，而P是正極的意思（Positive）是加入硼取代硅，產(chǎn)生大量空穴利于導(dǎo)電）。

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具體電子是如何運動的，忽略。在運用時，只需要把三極管的電流放大作用類比成一個閥門即可。

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3.三種狀態(tài)（1）截止狀態(tài)當(dāng)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)，我們稱三極管處于截止狀態(tài)。

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2 U% a* U$ G, _6 I# u（2）放大狀態(tài)當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β=ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態(tài)。

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# P" \# k) e( J* A) ^& O- u- Y0 Z% v（3）飽和狀態(tài)當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
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4.輸入輸出特性曲線三極管特性曲線是反映三極管各電極電壓和電流之間相互關(guān)系的曲線，是用來描述晶體三極管工作特性曲線，常用的特性曲線有輸入特性曲線和輸出特性曲線。這里以下圖所示的共發(fā)射極電路來分析三極管的特性曲線。


4 z9 Z! S; n. ~' _: x（1）輸入特性曲線該曲線表示當(dāng)e極與c極之間的電壓Uec保持不變時，輸入電流（即基極電流Ib）和輸入電壓（即基極與發(fā)射極間電壓Ube）之間的關(guān)系曲線，如下圖所示：
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8 `+ [% @! d( R- N) A. F一般狀況下，當(dāng)UCE≥1V時，集電結(jié)就處于反向偏置，此刻再增大UCE對iB的影響很小，也即UCE＞1V往后的輸入特性與UCE＝1V的一條特性曲線重合，所以，半導(dǎo)體器材手冊中一般只給出一條UCE≥1V時的輸入特性曲線，如圖所示。輸入特性曲線的數(shù)學(xué)表達式為：iB＝f（uBE）| UCE = 常數(shù)
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（2）輸出特性曲線輸出特性是指以基極電流IB為常數(shù)，輸出電壓uCE和輸出電流iC之間的曲線，即：iC＝f（uCE）|IB =常數(shù)。
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7 ^& p8 R( \4 [1 y/ R9 M1 D! }* t7 i1、在放大區(qū)，集電極電流ic恒等于基極電流ib的倍，與電壓uce無關(guān)。2、在飽和區(qū)，集電極電流ic會跟隨著uce電壓的增大而增大，近似為線性；放大區(qū)和飽和區(qū)的界限是三極管的飽和電壓uces，當(dāng)uce>uces時候便是放大區(qū)，該飽和電壓還與基極電流ib成正比。
0 h; {' Y4 o7 P6 U3、截止區(qū)，當(dāng)ib=0的時候，三極管關(guān)斷，幾乎無電流的流進與流出，常常使用時該狀態(tài)做電子開關(guān)使用。
如何快速區(qū)分放大區(qū)和飽和區(qū)？（這個我常常記不�。�——答案就是，在放大區(qū)，集電極電流ic恒等于基極電流ib的倍數(shù)，與電壓uce無關(guān)，即此時Ic是一條橫線。
8 g& W. t; N; `% c1 v9 Q5.三極管的主要參數(shù)（選型指導(dǎo)）1、電流放大系數(shù)（也叫電流放大倍數(shù)）分直流和交流放大系數(shù)直流也叫做靜態(tài)電流放大系數(shù)，是在靜態(tài)無變化信號輸入時，晶體管集電極電流IC與基極電流IB的比值，一般用HFE或β表示。交流也叫動態(tài)電流放大系數(shù)，指在交流狀態(tài)下的HFE或β；
' P( {0 p% E& [4 E2、耗散功率也叫集電極最大允許耗散功率PCM，是晶體管參數(shù)變化不超過規(guī)定允許值時的最大集電極耗散功率。它與晶體管的最高允許結(jié)溫和集電極最大電流有密切關(guān)系，晶體管使用時，其實際耗散功率不允許超過PCM值，否則會造成晶體管因過載而損壞。PCM小于1W的叫小功率晶體管，1W
9 j% W' J, n* h( z# s3、頻率特性晶體管的放大系數(shù)和工作頻率有關(guān)，如果超過了工作頻率，則會出現(xiàn)放大能力減弱甚至失去放大作用。晶體管的頻率特性主要包括特征頻率FT和最高振蕩頻率FM等。特征頻率：當(dāng)f= fT時,三極管完全失去電流放大功能.如果工作頻率大于fT,電路將不正常工作。fT稱作增益帶寬積，即fT=βfo。若已知當(dāng)前三極管的工作頻率fo以及高頻電流放大倍數(shù)，便可得出特征頻率fT。隨著工作頻率的升高，放大倍數(shù)會下降．fT也可以定義為β=1時的頻率。小于或者等于3MHZ是低頻管，大于或等于30MHZ是高頻管，大于3MHZ小于30MHZ是中頻管。最高振蕩頻率FM，只晶體管的功率增益降為1時所對應(yīng)的頻率，通常高頻晶體管的最高振蕩頻率低于共基極截止頻率Fa，而特征頻率FT則高于共基極截止頻率Fa，低于共集電極截止頻率Fβ。
4、集電極最大電流Icm是晶體管集電極所允許通過的最大電流，當(dāng)晶體管的集電極電流IC超過ICM時，晶體管的β值等參數(shù)將發(fā)生明顯變化，影響其正常工作，甚至損壞。
5、最大反向電壓指晶體管在工作時允許施加的最高工作電壓，它包括集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓、集電極-基極反向擊穿電壓和發(fā)射極-基極反向擊穿電壓。集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓指晶體管基極開路時，集電極與發(fā)射極之間的最大允許反向電壓，是集電極與發(fā)射極反向擊穿電壓，表示臨界飽和時的飽和電壓，用VCEO或者BVCEO表示。集電極-基極反向擊穿電壓，是發(fā)射極開路時，集電極與基極之間的最大允許反向電壓，用VCBO或BVCBO表示。發(fā)射極-基極反向擊穿電壓，指晶體管的集電極開路時，發(fā)射極與基極之間的最大允許反向電壓，用VEBO或BVEBO表示。

4 h- o% E( k; }4 B6、反向電流包括集電極-基極之間的反向電流ICBO和集電極-發(fā)射極之間的反向擊穿電流ICEO。ICBO也叫集電結(jié)反向漏電流，是當(dāng)晶體管的發(fā)射極開路時，集電極與基極之間的反向電流，ICBO對溫度較敏感，該值越小，說明晶體管的溫度特性越好。ICEO是當(dāng)晶體管的基極開路時，其集電極與發(fā)射極之間的反向漏電電流，也叫穿透電流。此值越小，說明晶體管的性能越好。
7、其他參數(shù)Ibs:基極飽和導(dǎo)通電流；放大態(tài)，IB一定要小于使三極管飽和的電流。
6.應(yīng)用三極管最常見的應(yīng)用就是開關(guān)電路了：（下圖中的Rb1是下拉電阻，Rb1 在實際應(yīng)用中非常重要，因為當(dāng)三極管基極沒有電壓輸入時，Rb1的存在可以確�；鶚O是接地的，因此，這樣做可以防止噪聲誤導(dǎo)通NPN晶體管。）
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8 y4 Q) ~2 F1 d4 N/ S* i上面這個電路一定要注意下，Rb和Rc阻值的選擇，因為如果選擇不對，有可能會導(dǎo)致三極管處于放大，而不是飽和（開關(guān)）的狀態(tài)的。具體如何算，參照下面這個表還有三極管規(guī)格書即可。
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- @( c2 M5 x( N- w6 ^參考文獻：https://blog.csdn.net/Naiva/article/details/90045788https://zhuanlan.zhihu.com/p/519072786https://tech.oneyac.com/article/detail/40000.htmlhttps://baike.baidu.com/item/%E4%B8%89%E6%9E%81%E7%AE%A1/148491https://m.elecfans.com/article/1302464.htmlhttps://m.elecfans.com/article/1825277.html


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