电子技术（四）——三极管

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一、三极管概述


1.1三极管概述

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。



图1.NPN三极管图



图2.三极管结构示意图

1.2三极管工作状态

三极管是一个以B(基极)电流Ib 来驱动流过CE 的电流Ic 的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀门；三极管的工作状态有四个：放大、截止、饱和、倒置。



图3.三极管输出特性曲线

IE = IB + IC；IC = β * IB；如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0

对于NPN二极管，电流从基极和集电极进入，从发射极出，根据基尔霍夫电流定律：

当IB=0时, IC→0 ,称为三极管处于截止状态，相当于开关断开;

当IB>0时, IB轻微的变化,会在IC上以几十甚至百多倍放大表现出来;

当IB很大时，IC变得很大，不能继续随IB的增大而增大，三极管失去放大功能，表现为开关导通。

二、三极管偏置电路

2.1基极偏置

最简单的电路是基极偏置，但对于线性放大器而言，并不友好。不同的电阻R1可以实现不同的电流增益。但是电流增益受到温度影响，随温度升高，基极和发射极的电压减小，BDC值增大。因此，在基极偏置的相似电路中，集电极电流可能相差很大，所以基极偏置很少用在线性电路中。因为只使用单一电阻进行偏置，故基极偏置在开关应用中是很好的选择，此时晶体管始终工作在饱和或截止状态。



图4.基极偏置

2.2集电极反馈偏置



图5.集电极反馈偏置

集电极反馈偏置：负反馈获得稳定性。负反馈将部分输出返回到输入来抵消可能出现的变化。负反馈连接提供了相对稳定的Q点。

2.3分压式偏置

集电极反馈偏置比基极偏置提供了更高的稳定性，但分压式偏置可以提供更高的稳定性。



图6.分压式偏置

2.4发射极偏置

发射极偏置是非常稳定的偏置形式，它使用正负电源和单个偏置电阻，在通常的电路偏置中，该偏置电阻会使基极电压接近地电势。这种偏置用于大多数集成电路放大器。

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关于三极管的专业回复如下：

三极管是半导体器件的核心元件，具有电流放大和控制功能。其通过微弱的控制信号就能控制大电流的电路开关状态。三极管主要由发射区、基区和集电区三部分构成，分为NPN和PNP两种类型。其工作状态通过基极电流Ib来驱动，使三极管在不同的放大状态下运作，包括截止、放大和饱和状态。在实际应用中，三极管可作为放大器、开关和振荡器等，是电子系统中的关键元件。在选择和使用三极管时，需要注意其参数特性和工作环境，以确保其性能和稳定性。