PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析

PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析/NUMPAGES9PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析PNP三極管結(jié)構(gòu)及工作原理解析PNP三極管工作原理解密對(duì)三極管放大作用的理解，切記一點(diǎn)：能量不會(huì)無緣無故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會(huì)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(gè)大壩，這個(gè)大壩奇怪的地方是，有兩個(gè)閥門，一個(gè)大閥門，一個(gè)小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，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(shí)候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開關(guān)，大閥門隨之打開，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(yán)格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。

在這里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是輸入信號(hào)。當(dāng)然，如果把水流比為電流的話，會(huì)更確切，因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)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(shí)候打開了小閥門，盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門，并使之開啟，但因?yàn)闆]有水流的存在，所以，并沒有水流出來。這就是三極管中的截止區(qū)。

飽和區(qū)是一樣的，因?yàn)榇藭r(shí)江水達(dá)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，一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號(hào)的時(shí)候，水流也會(huì)流，所以，不工作的時(shí)候，也會(huì)有功耗。

而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候，閥門是完全關(guān)閉的，沒有功耗。

晶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：鍺管和硅管。而每一種又有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(shí)，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Ic受基極電流Ib的控

制，Ic的變化量與Ib變化量之比稱作三極管的交流電流放大倍數(shù)β（β=ΔIc/ΔIb，Δ表示變化量。）在實(shí)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)殡妷悍糯笞饔谩?/p>

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Ic隨Uce的變化關(guān)系（以Ib為參數(shù)），從輸出特性曲線可見，它分為三個(gè)區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。

根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況，可以判別其工作狀態(tài)：

對(duì)于NPN三極管，當(dāng)Ube≤0時(shí)，三極管發(fā)射結(jié)處于反偏工作，則Ib≈0，三極管工作在截止區(qū)；

當(dāng)晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)處于反偏工作時(shí)，三極管工作在放大區(qū)，Ic隨Ib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(shí)，三極管工作在飽和區(qū)，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。

截止區(qū)和飽和區(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)UbeUbcUce有沒有個(gè)固定的電壓值呢？

不同的材料，PN結(jié)的勢壘電壓不一樣，鍺管約0.3V，硅管約0.7V，不同的制造工藝，不同的型號(hào)也有少量差別，但是基本是這個(gè)量級(jí)。要知道準(zhǔn)確值，必須查看輸入特性曲線（類似于二極管正向特性曲線）。

三極管是電流放大器件，有三個(gè)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)射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。

下面的分析僅對(duì)于NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)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大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會(huì)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基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。

三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)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(duì)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(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?.7V時(shí)，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)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(shí)，集電極電流就可以減??；當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。

下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮鑂c的限制（Rc是固定值，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)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時(shí)，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)基極電流很大，以至于三極管飽和時(shí)，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一般把它叫做開關(guān)管。

如果我們在上面這個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時(shí)，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)（大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)β），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