詳解三極管分類、工作原理、工作狀態及功能應用

前言

今天我們來認識一個基礎的電子元器件：三極管

內容主要概括為以下幾個方面：

①認識三極管

②三極管的分類

③三極管的工作原理

④三極管的3種狀態

⑤三極管的功能及應用

接下來筆者一一為大家進行介紹。

什么是三極管？

三極管，全稱應為半導體三極管，也被稱為雙極型晶體管或晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。它的主要功能是將微弱的電信號放大成幅度值較大的電信號，同時也被用作無觸點開關。

三極管的分類

根據結構和工作原理的不同，三極管可以分為NPN型和PNP型兩種類型。NPN型三極管的集電極和發射極都是N型半導體，而基極是P型半導體；相反，PNP型三極管的集電極和發射極都是P型半導體，而基極是N型半導體。

*三極管的兩個PN結，類似于兩個共陰或共陽的二極管。

與晶閘管和MOS管相比，三極管的特點是具有放大功能，而晶閘管和MOS管則沒有這種功能。

三極管的工作原理

三極管的工作原理基于小電流控制大電流的原則，其工作機制像一個可控制的閥門。根據不同的工作狀態和連接方式，三極管主要可以分為三種類型：共基極（CB）、共集電極（CC）和共發射極（CE）。

共基極（CB）：基極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

共集電極（CC）：集電極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

共發射極（CE）：發射極端子在輸入和輸出端子之間是公共的。

三極管的3種狀態

三極管有三種狀態：截止狀態、放大狀態和飽和狀態。我們可以把三極管想象成一個水龍頭。

①截止狀態

首先，當我們沒有對水龍頭施加任何外力時，水龍頭是關閉的，水流無法通過，這時的狀態相當于三極管的截止狀態。

具體來說，就是加在三極管發射結的電壓小于PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態。

②放大狀態

當三極管發射結正偏，集電結反偏時，三極管就會進入放大狀態。即當我們逐漸打開水龍頭時，水會開始流出，這就相當于三極管進入了放大狀態。

這里需要注意的是，這個“放大”并不是無中生有地創造能量，而是通過控制電流的大小來實現信號的放大。

③飽和狀態

當三極管發射結正偏，集電結正偏時，三極管工作在飽和狀態。飽和狀態下的三極管基極電流即使變大，集電極電流也不會增大，相當于水龍頭完全打開時，水流已經最大。

三極管的應用

①放大作用

三極管最主要的功能就是放大功能。通過控制輸入信號的大小，三極管可以對電流進行放大，從而實現對信號的增強。其基于小電流控制大電流的原則，通過較小的基極電流IB來控制較大的集電極電流IC。當基極電流IB有微小的變化時，會引發集電極電流IC和發射極電流IE的大幅度變化。這種“放大”并非將基極電流IB放大，而是通過控制輸入信號的大小，使輸出信號得到增強。

三極管的放大功能實現還要求基極和發射極之間加正向電壓（發射結正偏），基極與集電極之間加反向電壓（集電結反偏）。

示例：簡單的放大器來驅動揚聲器

這種放大功能被廣泛應用于放大器、功率放大器等電路中。例如，在音頻放大器中，三極管可以將微弱的聲音信號放大為足夠大的聲音輸出。

②開關控制

三極管可以通過控制輸入信號的高低電平，以實現對電路的開關控制。開關作用基于三極管在電路中導通或截止的特性。這種開關功能被廣泛應用于邏輯門電路、計數器、計時器等電路中。