三极管工作原理(详解)
三级管工作原理和作用
三级管工作原理和作用
答：三级管是一种具有放大和控制功率的半导体器件，其主要作用是放大电流、控制电压和电流。
其基本工作原理是通过控制其输入端（基极）的电压来控制其输出端（集电极）的电流，进而实现功率放大的功能。
三极管的具体工作原理如下：当基极（输入端）与发射极之间施加了正向偏压时，这时的 pn 结变薄，大量的少数载流子从发射区域注入集电区域，形成一个电子云。
同时，由于发射极注入的电子比集电极吸收的更多，因此集电区会形成强烈的电场，由此产生电子漂移，电流从集电极流出。
此时，输出端的电流将随着输入端电压的变化而变化，实现了对电流的控制。
三极管在电子电路中广泛应用，特别是在功率放大电路中。
它可以控制微弱信号，放大为大功率信号，在放大器、调制器、开关、逆变器等电子电路中发挥着重要的作用。
此外，三极管还可以用于保护电路，当输入端出现过大的电压时，三极管将自动切断，以保护后面的电路和设备。
1/ 1。
三级管电路工作原理及详解
三级管电路工作原理及详解一、引言三极管是一种常用的半导体器件，广泛应用于各种电路中。
它具有放大信号、开关控制和稳压等特性，是现代电子设备中不可或缺的元件之一。
本文将深入探讨三极管电路的工作原理和详解，以帮助读者更好地理解和应用三极管。
二、三极管基本概述三极管是由三个不同掺杂的半导体材料组成，常用的有NPN型和PNP型两种。
其中，NPN型三极管中央是N型半导体，两侧是P型半导体；PNP型三极管中央是P型半导体，两侧是N型半导体。
三极管的结构决定了它具有双向导通的特点。
三、三极管的工作原理3.1 NPN型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加正向电压。
–发射极和基极之间形成正向偏压。
–发射极注入少量电子到基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极和基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的增加，形成放大效应。
3.2 PNP型三极管工作原理1.充电过程：–基极与发射极之间施加负向电压。
–发射极和基极之间形成负向偏压。
–发射极抽取少量电子从基区。
2.放电过程：–基极电压接近零。
–发射区的少数载流子都陷于基区。
–收集区电流几乎是零。
3.放大过程：–基极电压逆向偏置。
–发射极与基极之间形成反向偏压。
–基极电流引起发射极电流的减小，形成放大效应。
四、三极管的应用三极管由于其特性，在电子电路中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景： 1. 放大器：使用三极管可以放大微弱的信号，使之变得可用于其他电路。
2. 开关控制：三极管可以作为开关，控制电路的通断。
3. 稳压器：利用三极管的特性，可以设计稳压电路，保持输出电压的稳定性。
4. 正弦波发生器：三极管可以用于正弦波发生器的设计，产生各种频率的信号。
五、三极管的优缺点5.1 优点•体积小、重量轻，便于集成和组装。
•功耗低，效率高。
•放大范围宽，稳定性好。
三极管工作原理及详解
三极管工作原理及详解三极管是一种半导体器件，也被称为双极型晶体管。
它是由三个不同掺杂的半导体材料（P型、N型和P型）构成的。
三极管主要有三个区域，分别是发射区（Emitter）、基极区（Base）和集电区（Collector）。
三极管的工作原理是基于PN结和两个PN结之间的正偏压。
在三极管中，发射区被正向偏置，基极区与发射区之间的PN结是正向偏置的，而基极区与集电区之间的PN结是反向偏置的。
在正向偏置下，发射区和基极之间形成强烈的电子流。
三极管的工作原理可以通过以下过程来解释：1.关闭状态：当没有外部电压时，三极管处于关闭状态。
这时，发射区和基极之间的PN结是反向偏置的，导致电子无法通过这个结。
同时，基极区和集电区之间的PN结也是反向偏置的，阻止电流通过结。
2.开通状态：当在发射区和基极之间施加一定的正偏压时，发射区与基极之间的PN结将变得导电。
这时，电子从N区进入P区，然后重新组合成空穴进入基极区。
由于基极区非常薄，电子容易通过这个区域，这导致电子流从发射区进入基极区。
3.放大状态：在开通状态下，当电子进入基极区时，它们在基极区中会重新复合成空穴。
然而，由于基极区非常薄，复合的速度非常慢。
因此，大部分电子通过基极区，进入集电区而没有复合。
这样，发射区的电子流被放大，从而实现电流的放大功能。
总结起来，三极管的工作原理可以归结为以下三个步骤：1）施加正向偏压，使发射区和基极之间的PN结导电；2）电子从发射区进入基极区；3）电子在基极区中重新组合成空穴，并通过集电区。
除了电流放大功能之外，三极管还有其他重要的应用。
例如，它可以用于开关电路、放大电路和振荡电路。
在开关电路中，三极管可以用来控制开关的打开和关闭。
在放大电路中，三极管可以利用小信号输入来放大电流或电压。
在振荡电路中，三极管可以通过反馈来产生振荡信号。
总而言之，三极管是一种基本的半导体器件，其工作原理基于PN结和正向偏压的使用。
通过电子的流动和复合，三极管可以实现电流的放大和控制，从而为电子器件带来许多应用。
三极管工作原理及详解
e UC>UE≥UB
e
UC<UE≤UB
三极管状态判断小结
工作状态 发射结电压 集电结电压
放大 截止
正向 反向
反向 反向
饱和 倒置
NPN型 c b
正向 反向
PNP型 c b e UC≥UB<UE
正向 正向
判断饱和状态时的引脚
UBE正向导通: 硅管约0.7V, 锗管大约0.2V
饱和时三极管的管压被称作为
三极管状态判断小结
工作状态 发射结电压 集电结电压
放大 截止
正向 反向
反向 反向
判断截止状态时的引脚
饱和 倒置
NPN型 c b
正向 反向
PNP型 c b
正向 正向
对一般的NPN管电路： UC=+UCC，UE=0V，UB≤0V UCE=+UCC 对一般的PNP管电路： UC= -UCC，UE=0V，UB≥0V UCE= -UCC
I BS U CC 5 25μA βRC 100 2k
+Ucc
Rb c b e
Rc
因为IB>IBS，所以三极管处在饱和状态
• 例2. NPN型接法如下。UBE=0.7V，分析电路 中三极管处于何种工作状态
（c）Rb=30kΩ, Rc=2.5kΩ, β=35, Ucc=5V,Ui=0V或3V
倒置
三极管状态判断小结
1.以电压判断三极管工作状态
工作状态 发射结电压 集电结电压
放大 截止 饱和 倒置 NPN型 c
正向 反向 正向 反向
反向 反向 正向 正向 PNP型 c b e UC<UB<UE
判断放大状态时的引脚
UBE正向导通,压降： 硅管大约0.7V 锗管大约0.2V
三极管工作原理(详解)
电压放大倍数
Av
vO vI
0.98V 20mV
49
放大状态下BJT的工作原理
综上所述，三极管的放大作用，主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到 达集电极而实现的。
实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区 杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反 向偏置。
目录
1 三极管的结构
2 三极管的作用
3
三极管的三种放大电路
4 三极管的开关状态
三极管的结构简介
三极管的类型：
• 按频率分：高频管、低频管； • 按功率分：小、中、大功率管； • 按半导体材料分：硅、锗管；
• 按结构分：NPN和PNP管；
三极管的结构简介
(a) 小功率管 (b) 小功率管 (c) 大功率管 (d) 中功率管
IE ＝ IB ＋IC
三极管的三种放大电路
当晶体管被用作放大器使用时，其中两个电极用作信号 (待放大信号) 的输入端子；两个电极作为信号 (放大后的 信号) 的输出端子。 那么，晶体管三个电极中，必须有一 个电极既是信号的输入端子，又同时是信号的输出端子， 这个电极称为输入信号和输出信号的公共电极。Leabharlann IEQVBQ
VB EQ Re
VCEQ VCC ICQ Rc IEQ Re VCC ICQ ( Rc Re )
IBQ
ICQ β
4.5.1 共集电极放大电路
Av 1 。 Ri Rb //[rbe (1 β)RL ]
Ro
Re
//
Rs 1
rbe β
三极管的工作原理讲解
三极管的工作原理讲解三极管，也称为双极型晶体管（Bipolar Junction Transistor，简称BJT），是一种基本的电子器件，广泛应用于电子电路中。
三极管是由两个PN结组成的，其中一个结称为基-发射结，另一个结称为基-集电结，正向极性从发射区域进入，称为NPN型三极管；反向极性从发射区域进入，称为PNP型三极管。
以下以NPN型三极管为例进行说明。
NPN型三极管由三个掺杂不同类型的半导体材料组成，即N型发射区域、P型基区域和N型集电区域。
发射区域连接到电源负极，集电区域连接到电源正极，基区域则是控制电流的区域。
在放大模式下，三极管的工作可以分为截止区、放大区和饱和区三个状态。
1.截止区：当基极电流为零时，三极管进入截止区。
此时集电极与发射极之间没有电流流动，相当于一个开路。
三极管在截止区状态下具有很高的电阻，可以将输入信号完全隔离。
2.放大区：当基极电流增大时，三极管进入放大区。
此时，基极电流会从基区流过，导致发射区中间的P-N结区域变为低阻状态。
这样，发射区的电流就可以通过集电区流出。
由于集电极有较低的电阻，三极管可以放大输入信号，并输出放大后的信号。
3.饱和区：当基极电流达到一定的值时，三极管进入饱和区。
此时，发射极与集电极之间的P-N结区域处于低阻状态，电流大量地从发射极流出到集电极。
三极管在饱和区状态下相当于一个导电的开关，可以将信号输出为高电平。
在开关模式下，三极管通常处于饱和区和截止区之间的状态。
在饱和区，基极电流足够大，导致发射极与集电极之间的P-N结区域处于低阻状态，电流从发射极到集电极流动，相当于一个导通的开关。
在截止区，基极电流为零，三极管处于断开状态，相当于一个断开的开关。
通过控制基极电流的大小，可以控制三极管的放大或开关功能。
因此，三极管在电子电路中被广泛应用于放大信号和控制电流的功能。
例如，它可以被用作放大器、开关、振荡器和逻辑电路等。
总之，三极管的工作原理是基于PN结的特性，在不同的工作状态下，通过控制基极电流大小，实现放大信号或控制电流的目的。
三极管的工作原理,详细、通俗易懂、图文并茂
三极管的工作原理，详细、通俗易懂、图文并茂一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合（如图1）。
这种想法是错误的，两个二极管的组合不能形成一个三极管。
我们以NPN 型三极管为例（见图2 ），两个PN 结共用了一个P 区——基区，基区做得极薄，只有几微米到几十微米，正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体，它们之间存在着相互联系和相互影响，使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。
三极管在外加电压的作用下，形成基极电流、集电极电流和发射极电流，成为电流放大器件。
二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关，三极管内部进行的物理过程是十分复杂的，初学者暂时不必去深入探讨。
从应用的角度来讲，可以把三极管看作是一个电流分配器。
一个三极管制成后，它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了（见图 3 ），用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数，其中β 值大家比较熟悉，都管它叫电流放大系数。
三个电流中，有一个电流发生变化，另外两个电流也会随着按比例地变化。
例如，基极电流的变化量ΔI b ＝10 μA ，β ＝50 ，根据ΔI c ＝βΔI b 的关系式，集电极电流的变化量ΔI c ＝50×10 ＝500μA ，实现了电流放大。
三、三极管自身并不能把小电流变成大电流，它仅仅起着一种控制作用，控制着电路里的电源，按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。
为了容易理解，我们还是用水流比喻电流（见图 4 ）。
这是粗、细两根水管，粗的管子内装有闸门，这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。
如果细管子中没有水流，粗管子中的闸门就会关闭。
注入细管子中的水量越大，闸门就开得越大，相应地流过粗管子的水就越多，这就体现出“以小控制大，以弱控制强”的道理。
由图可见，细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。
三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极e 就对应着图4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。
三极管工作原理及主要参数详解
三极管工作原理及主要参数详解三极管（全称：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。
介绍三极管的工作原理以及主要参数。
晶体三极管是p型和n型半导体的有机结合，两个pn结之间的相互影响，使pn结的功能发生了质的飞跃，具有电流放大作用。
晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。
如图2-17所示。
（用Q、VT、PQ表示）三极管之所以具有电流放大作用，首先，制造工艺上的两个特点：（1）基区的宽度做的非常薄;（2）发射区掺杂浓度高，即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。
晶体三极管的工作原理三极管工作必要条件是（a）在B极和E极之间施加正向电压（此电压的大小不能超过1V）;（b）在C极和E极之间施加反向电压（此电压应比eb间电压较高）;（c）若要取得输出必须施加负载。
当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下：（1）基极有电流流动时。
由于B极和E极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C极和E极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。
于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。
（2）基极无电流流动时。
在B极和E极之间不能施加电压的状态时，由于C极和E极间施加了反向电压，所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因而就没有集电极电流产生。
综上所述，在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。
此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是三极管的开关作用（开关特性）。
晶体三极管共发射极放大原理如下图所示：A、vt是一个npn型三极管，起放大作用。
B、ecc 集电极回路电源（集电结反偏）为输出信号提供能量。
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不设置正确的静态：
输出电压必然失真！
设置合适的静态工作点，主要是为了解决失真问题； 但Q点将影响所有动态参数！
4.2.3 两种实用放大电路
1.直接耦合放大电路
将两个电源 问题： 合二为一 静态时，U BEQ U Rb1 1、两种电源 2、信号源与放大电路不“共地” 动态时， uBE＝uI＋URb1 共地，且要使信号 驮载在静态之上
晶体管三个电极的电流有一定关系，公式如下
IE ＝ IB ＋IC
三极管的三种放大电路
当晶体管被用作放大器使用时，其中两个电极用作信号 (待放大信号) 的输入端子；两个电极作为信号 (放大后的 信号) 的输出端子。 那么，晶体管三个电极中，必须有一 个电极既是信号的输入端子，又同时是信号的输出端子， 这个电极称为输入信号和输出信号的公共电极。 按晶体管公共电极的不同选择，晶体管放大电路有 三种：共基极电路 ( Common base circuit)、共射极电 路(Common emitter circuit) 和 共集极电路(Common collector circuit)，如下图示。
三极管截止状态
a)基极(B)不加偏压使
(b)基极(B)加上反向偏
c)此时集极(C)与射极(E)
基极电流IB等于零
压使基极电流IB等于零
之间形同段路，负载无 电流通过
三极管饱合状态
当三极管之基极加入高电平时，因为IC≒IE=β×IB，射极和集极的电流 亦非常大，此时集极与射极之间的电压降非常低(VCE为0.4V以下)，其 意义相 当于集极与射极之间完全导通，此一状态称为三极管饱合状态
向偏置。
共射极放大电路
电路组成
共射放大电路的工作原理 两种实用放大电路
电路组成
输入回路（基极回路）
输出回路（集电极回路）
电路组成 习惯画法
共射极基本放大电路
习惯画法
共射放大电路的工作原理
1.简单的工作原理
Vi=0
Vi=Vsint
共射放大电路的工作原理
2.静态
输入信号为零（vi= 0 或 ii= 0）时，放大电
只有电压放大作用，没有电流放大，有电流跟随作用，输入电阻小，
输出电阻与集电极电阻有关。高频特性较好，常用于高频或宽频带低输入 阻抗的场合，模拟集成电路中亦兼有电位移动的功能。
end
讨论1
放大电路的组成原则
合适的电路参数
静态工作点合适：合适的直流电源
• 输入信号能够作用于晶体管的输入端， 输出信号能够传送给负载。 • 对实用放大电路的要求：
共地；
直流电源种类尽可能少； 负载上无直流分量。
1. 基极分压式射极偏置电路
（1）稳定工作点原理 b点电位基本不变的条件：
I1 >>IBQ ，VBQ >>VBEQ
vo与vi同相 ◆ 电压增益小于1但接近于1，
◆ 输入电阻大，对电压信号源衰减小 ◆ 输出电阻小，带负载能力强
4.5.2 共基极放大电路
1.静态工作点
直流通路与射极偏置电路相同
VBQ Rb2 VCC Rb1 Rb2
I CQ I EQ
VBQ VBEQ Re
VCEQ VCC I CQ Rc I EQ Re VCC I CQ ( Rc Re )
(d) 中功率管
BJT的结构简介
半导体三极管的结 构示意图如图所示。 它有两种类型:NPN型 和PNP型。
(a) NPN型管结构示意图 (b) PNP型管结构示意图
(c) NPN管的电路符号
(d) PNP管的电路符号
三极管的作用
晶体三极管的用途主要是交流信号放大，直流信号放大和电路开 关。 晶体三极管偏置 使用晶体管作放大用途时，必须在它的各电极上加上适当极性的 电压，称为“偏置电压”简称“偏压”， 又“偏置偏流”。电路 组成上叫偏置电路。晶体管各电极加上适当的偏置电压之后，各 电极上便有电流流动。 通过发射极的电流称为“射极电流”，用 IE表示；通过基极的电流称为“基极电流”，用IB表示；通过集电 极的电流称为“集极电流”，用IC表示。
1
2
目录
三极管的结构
三极管的作用
3 4
三极管的三种放大电路
三极管的开关状态
三极管的结构简介
三极管的类型：
• 按频率分：高频管、低频管； • 按功率分：小、中、大功率管； • 按半导体材料分：硅、锗管； • 按结构分：NPN和PNP管；
三极管的结构简介
(a) 小功率管
(b) 小功率管
(c) 大功率管
I BQ I CQ β
4.5.3 放大电路三种组态的比较
1.三种组态的判别
以输入、输出信号的位置为判断依据：
信号由基极输入，集电极输出——共射极放大电路
信号由基极输入，发射极输出——共集电极放大电
路
信号由发射极输入，集电极输出——共基极电路Βιβλιοθήκη 4.5.3 放大电路三种组态的比较
2.三种组态的比较
此时，VBQ
Rb2 VCC Rb1 Rb2
VBQ与温度无关
Re取值越大，反馈控制作用越强 一般取 I1 =(5~10)IBQ ， VBQ =3~5V
1. 基极分压式射极偏置电路
（2）放大电路指标分析 ①静态工作点
VBQ Rb2 VCC Rb1 Rb2
I CQ I EQ
VBQ VBEQ Re
VCEQ VCC ICQ Rc IEQ Re VCC ICQ ( Rc Re )
I BQ I CQ β
4.5.1 共集电极放大电路
Av 1 。
] Ri Rb //[rbe (1 β ) RL
Rs rbe Ro Re // 1 β
共集电极电路特点：
4.5.3 放大电路三种组态的比较
3.三种组态的特点及用途
共射极放大电路：
电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集
电极电阻有很大关系。适用于低频情况下，作多级放大电路的中间级。 共集电极放大电路： 只有电流放大作用，没有电压放大，有电压跟随作用。在三种组态中， 输入电阻最高，输出电阻最小，频率特性好。可用于输入级、输出级或缓 冲级。 共基极放大电路：
三极管的三种放大电路
由于共射极电路放大电路的电流增益和电压增益均较其 它两种放大电路为大，故多用作讯号放大使用。
三极管的放大原理
晶体三极管的放大作用晶体管是一个电流控制组 件，其集极电流 IC可以由基极电流IB控制，只需 轻微的改变基流IB就可以引起很大的集流变化IC。 由于晶体管基流IB的轻微变化可以控制较大的集 流IC，我们利用这一特点，用它来放大微弱的电 信号，称为晶体管的放大作用 (Amplification)，简 称晶体管放大。简单来说，晶体管的放大原理是 把微弱的电信号 (微弱的电压信号 Vi) 加在基极上， 使基极电流按电信号变化，通过晶体管的电流控 制作用，就可以在负载上得到与原信号变化一样， 但增强了的电信号 (较大的电压信号 Vo)。
a)基极加上足够的顺向偏压使IB足够大 b）C-E间视同导通状态
放大状态下三极管的工作原
4. 放大作用
理
若 vI = 20mV 使 iE = -1 mA，
共基极放大电路
当 = 0.98 时，
则 iC = iE = -0.98 mA， vO = -iC• RL = 0.98 V， 电压放大倍数
路的工作状态，也称直流工作状态。
电路处于静态时，三极管三个电极的电压、电
流在特性曲线上确定为一点，称为静态工作点， 常称为Q点。一般用IB、 IC和VCE （或IBQ、ICQ
和VCEQ ）表示。
# 思考题：放大电路为什么要建立正确的静态？
共射放大电路的工作原理
设置正确静态的必要性
电路的放大对象是动态信号，为什么要求晶体管在信 号为零时有合适的直流电流和极间电压？
vO 0.98V Av 49 vI 20mV
放大状态下BJT的工作原理
综上所述，三极管的放大作用，主要是依 靠它的发射极电流能够通过基区传输，然后到 达集电极而实现的。 实现这一传输过程的两个条件是：
（1）内部条件：发射区杂质浓度远大于基区
杂质浓度，且基区很薄。
（2）外部条件：发射结正向偏置，集电结反