PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析

1、pnp三極管工作原理解密對三極管放大作用的理解，切記一點：能量不會無緣無故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會產(chǎn) 生能量，但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流控制大電流。放大的原理就在于：通過 小的交流輸入，控制大的靜態(tài)直流。假設(shè)三極管是個人壩，這個人壩奇怪的地方是，有兩個閥門，一個大閥門，一個小閥門。小閥門 可以用人力打開，大閥門很覓，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。所以，平常的 工作流程便是，每當(dāng)放水的時候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細流沖擊大 閥門的開關(guān)，大閥門隨z打開，洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門開啟的大小，那 么大閥門也相應(yīng)地不停改變，假若能嚴格地

2、按比例改變，那么，完美的控制就完成了。在這里，ube就是小水流，uce就是人水流，人就是輸入信號。當(dāng)然，如杲把水流比為電流的 話，會更確切，因為三極管畢竟是一個電流控制元件。如果某一天，天氣很旱，江水沒有了，也就是大的水流那邊是空的。管理員這時候打開了小閥門, 盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門，并使z開啟，但因為沒有水流的存在，所以，并沒有水 流出來。這就是三極管屮的截止區(qū)。飽和區(qū)是一樣的，因為此時江水達到了很大很大的程度，管理員開的閥門大小已經(jīng)沒用了。如果 不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的擊穿。在模擬電路中，-般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時 候

3、，水流也會流，所以，不工作的時候，也會有功耗。而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個狀態(tài)。當(dāng)不工作的時候，閥門是完全關(guān)閉的，沒有功 耗。帖體三極管是一種電流控制元件。發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的pn結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，而集電區(qū)與基區(qū) 形成的pn結(jié)稱為集電結(jié)。晶體三極管按材料分常見的有兩種：錯管和硅管。而每一種乂有npn 和pnp兩種結(jié)構(gòu)形式,使用最多的是硅npn和pnp兩種，兩者除了電源極性不同外,其工作 原理都是相同的，三極管工作在放大區(qū)時，三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏，集電極 電流lc受基極電流lb的控制，lc的變化量與lb變化量之比稱作三極管的交流電流放大倍數(shù)p（p=alc/alb, 表示變

4、化量。） 在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔?。要判斷三極管的工作狀態(tài)必須了解三極管的輸出特性曲線，輸出特性曲線表示lc隨uce的變化 關(guān)系（以lb為參數(shù)），從輸出特性曲線可見，它分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放人區(qū)和飽和區(qū)。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置悄況，可以判別其工作狀態(tài)：對于npn三極管，當(dāng)ubewo時，三極管發(fā)射結(jié)處于反偏工作，則lb0,三極管工作在截止 區(qū)；當(dāng)品體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏工作時，三極管工作在放大區(qū)，lc隨lb近似作 線性變化；當(dāng)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時，三極管工作在飽和區(qū)，lc基本上不隨lb而變化，失去了 放大功能。截止區(qū)和

5、飽和區(qū)是三極管工作在開關(guān)狀態(tài)的區(qū)域。那么各種狀態(tài)ube ubc uce有沒有個固定的電壓值呢？不同的材料，pn結(jié)的勢壘電壓不一樣，錯管約0.3v,硅管約0.7v,不同的制造工藝，不同的 型號也有少量差別，但是基本是這個量級。要知道準確值，必須查看輸入特性曲線（類似于二極 管正向特性曲線）。三極管是電流放人器件，有三個極，分別叫做集電極c,基極b,發(fā)射極e。分成npn和pnp 兩種。我們僅以npn三極管的共發(fā)射極放人電路為例來說明一下三極管放人電路的基本原理。集電極c基極kn發(fā)射極e下面的分析僅對于npn型硅三極管。如上圖所示，我們把從某極b流至發(fā)射極e的電流叫做棊 極電流lb；把從集電極c流至

6、發(fā)射極e的電流叫做集電極電流ico這兩個電流的方向都是流出 發(fā)射極的，所以發(fā)射極e上就丿ij了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電 極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠人的電流的話），并且基極電流很 小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是 皋極電流變化雖的0倍，即電流變化被放大了 0倍，所以我們把0叫做三極管的放大倍數(shù)（0 般遠大于1,例如兒十，兒百）。如果我們將-個變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這 就會引起基極電流lb的變化，lb的變化被放大后，導(dǎo)致了 lc很大的變化。如果集電極電流lc 是流過一個電阻r的，那

7、么根據(jù)電壓計算公式u= r*l可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的 變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有兒個原因。首先是山于三極 管be結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生 （對于硅管，常取0.7v）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7v時，基極電流就可以認為是0。 但實際中要放大的信號往往遠比0.7v要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基 極電流的改變（因為小于0.7v時，基極電流都是0） o如果我們事先在三極管的基極上加上一個 合適的電流（叫做偏置電流

8、，上圖中那個電阻rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極 偏宜電阻），那么當(dāng)一個小信號跟這個偏置電流吾加在一起時，小信號就會導(dǎo)致基極電流的變 化，而基極電流的變化，就會被放人并在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號范圍的要求, 如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集 電極電流為0,不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流 變小時，集電極電流就可以減??；當(dāng)輸入的棊極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的 信號和增大的信號都可以被放大了。下血-說說三極管的飽和情況。像上血-那樣的圖，因為受到電阻rc的限制（rc是固定值

9、，那么 最大電流為u/rc,其中u為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極電流的 增人，不能使集電極電流繼續(xù)增人時，三極管就進入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準 則是：lb/lc°進入飽和狀態(tài)z后，三極管的集電極跟發(fā)射極z間的電壓將很小，可以理解 為一個開關(guān)閉合了。這樣我們就町以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時，三極管集 電極電流為0 （這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)基極電流很人，以至于三極管飽和時, 相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們-般把它叫 做開關(guān)管。如果我們在上面這個圖中，將電阻rc換成一個燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時，集電極電流為0, 燈泡滅。如杲基極電流比較大時（大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)0）,三極管就 飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流