一文講述三極管工作原理
發(fā)布時間： 2021-05-25 
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原標(biāo)題：三極管工作原理
三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱為雙極晶體管和晶體三極管，是控制電流的半導(dǎo)體設(shè)備。其功能是將微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。三極管是半導(dǎo)體的基本部件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心部件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基板上形成兩個相距很近的 PN結(jié)，兩個 PN結(jié)將整個半導(dǎo)體分為三部分，中間是基板，兩邊是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，以 PNP和 NPN為排列方式。那么三極管其工作原理分為理論原理和放大原理，這兩大三極管工作原理分別解析如下。
三極管工作原理
簡介：根據(jù)材料可分為晶體三極管(以下簡稱三極管)和硅晶三極管。每種又有 NPN和 PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但最常用的是硅 NPN和鍺 PNP兩種三極管，其中， N代表負(fù)極(Negative，英文為 Negative)N型半導(dǎo)體在高純度硅中加入磷代替硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，p是正極的意思(positive)加入硼代替硅，產(chǎn)生大量空洞有利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
一、理論原理
對于NPN管，由兩個N型半導(dǎo)體之間夾著一個P型半導(dǎo)體構(gòu)成，發(fā)射區(qū)和基礎(chǔ)區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基礎(chǔ)區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)。三條引線分別稱為發(fā)射極e （Emitter）、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如下圖所示
當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時，發(fā)射結(jié)處于偏差狀態(tài)，當(dāng)c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時，集電結(jié)處于偏差狀態(tài)，集電極電源Ec高于基極電源Eb。
在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的大多數(shù)載流子濃度大于基礎(chǔ)區(qū)，同時基礎(chǔ)區(qū)薄，并嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量。這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電子流。
由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Icn，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibn.根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic
這就是說，在基極補(bǔ)充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib；式中：β1--稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β= △Ic/△Ib；式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。α1=Ic/Ie(Ic與Ie是直流通路中的電流大小)式中：α1也稱為直流放大倍數(shù)，一般在共基極組態(tài)放大電路中使用，描述了射極電流與集電極電流的關(guān)系。α =△Ic/△Ie；表達(dá)式中的α為交流共基極電流放大倍數(shù)。同理α與α1在小信號輸入時相差也不大。
對于兩個描述電流關(guān)系的放大倍數(shù)有以下關(guān)系，如下圖參考
三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的較大變化。而且三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常通過電阻將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?br />
二、放大原理
（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子
電源Ub通過電阻Rb添加到發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)大部分載流子(自由電子)不斷越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基礎(chǔ)區(qū)域，形成發(fā)射極電流Ie。與此同時，基區(qū)中的大多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于大多數(shù)載流子的濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)中的載流子的濃度，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流；
（2）基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合
電子進(jìn)入基礎(chǔ)區(qū)域后，首先在發(fā)射結(jié)附近密集，逐漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促進(jìn)電子流在基礎(chǔ)區(qū)域向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)域形成集電極電流Ic。還有一小部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很薄)和基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散電子流與復(fù)合電子流的比例決定了三極管的放大能力；
（3）集電區(qū)收集電子
由于集電結(jié)和反向電壓大，該反向電壓產(chǎn)生的電場力在阻止集電區(qū)電子向基礎(chǔ)區(qū)擴(kuò)散的同時，將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)形成集電極主電流Icn。此外，集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動，流向基區(qū)形成反向飽和電流。Icbo表示，其值很小，但對溫度極其敏感。
以上內(nèi)容主要介紹三極管兩大工作原理。
深圳市順海科技有限公司是一家專業(yè)的保險絲、貼片保險絲、合金電阻、貼片電阻、貼片電感、一體成型電感、TVS、ESD、 PPTC、GDT、TSS、MOS、LDO等保護(hù)器件、靜電管代理品牌有華德、薩瑞微、碩凱、天二、國巨、厚聲、旺詮、TDK、大毅、光頡、威世、ELLON、EVER、OHMS、MURATA、TAIYO、SUNLROP、TDK、LRC、ITE、SAMSUNG，專業(yè)的銷售團(tuán)隊(duì)以及海量現(xiàn)貨庫存，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，歡迎咨詢合作。
標(biāo)簽：三極管工作原理、什么是三極管工作原理、三極管工作原理介紹
三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱為雙極晶體管和晶體三極管，是控制電流的半導(dǎo)體設(shè)備。其功能是將微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。三極管是半導(dǎo)體的基本部件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心部件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基板上形成兩個相距很近的 PN結(jié)，兩個 PN結(jié)將整個半導(dǎo)體分為三部分，中間是基板，兩邊是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，以 PNP和 NPN為排列方式。那么三極管其工作原理分為理論原理和放大原理，這兩大三極管工作原理分別解析如下。
三極管工作原理
簡介：根據(jù)材料可分為晶體三極管(以下簡稱三極管)和硅晶三極管。每種又有 NPN和 PNP兩種結(jié)構(gòu)形式，但最常用的是硅 NPN和鍺 PNP兩種三極管，其中， N代表負(fù)極(Negative，英文為 Negative)N型半導(dǎo)體在高純度硅中加入磷代替硅原子，在電壓刺激下產(chǎn)生自由電子導(dǎo)電，p是正極的意思(positive)加入硼代替硅，產(chǎn)生大量空洞有利于導(dǎo)電)。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
一、理論原理
對于NPN管，由兩個N型半導(dǎo)體之間夾著一個P型半導(dǎo)體構(gòu)成，發(fā)射區(qū)和基礎(chǔ)區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基礎(chǔ)區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié)。三條引線分別稱為發(fā)射極e （Emitter）、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如下圖所示
當(dāng)b點(diǎn)電位高于e點(diǎn)電位零點(diǎn)幾伏時，發(fā)射結(jié)處于偏差狀態(tài)，當(dāng)c點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位幾伏時，集電結(jié)處于偏差狀態(tài)，集電極電源Ec高于基極電源Eb。
在制造三極管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的大多數(shù)載流子濃度大于基礎(chǔ)區(qū)，同時基礎(chǔ)區(qū)薄，并嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量。這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）及基區(qū)的多數(shù)載流子（空穴）很容易地越過發(fā)射結(jié)互相向?qū)Ψ綌U(kuò)散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電子流。
由于基區(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進(jìn)入集電區(qū)而形成集電極電流Icn，只剩下很少（1-10%）的電子在基區(qū)的空穴進(jìn)行復(fù)合，被復(fù)合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補(bǔ)給，從而形成了基極電流Ibn.根據(jù)電流連續(xù)性原理得：Ie=Ib+Ic
這就是說，在基極補(bǔ)充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關(guān)系，即：β1=Ic/Ib；式中：β1--稱為直流放大倍數(shù)，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β= △Ic/△Ib；式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴(yán)格區(qū)分，β值約為幾十至一百多。α1=Ic/Ie(Ic與Ie是直流通路中的電流大小)式中：α1也稱為直流放大倍數(shù)，一般在共基極組態(tài)放大電路中使用，描述了射極電流與集電極電流的關(guān)系。α =△Ic/△Ie；表達(dá)式中的α為交流共基極電流放大倍數(shù)。同理α與α1在小信號輸入時相差也不大。
對于兩個描述電流關(guān)系的放大倍數(shù)有以下關(guān)系，如下圖參考
三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的較大變化。而且三極管是一種電流放大器件，但在實(shí)際使用中常常通過電阻將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?br />
二、放大原理
（1）發(fā)射區(qū)向基區(qū)發(fā)射電子
電源Ub通過電阻Rb添加到發(fā)射結(jié)上，發(fā)射結(jié)正偏，發(fā)射區(qū)大部分載流子(自由電子)不斷越過發(fā)射結(jié)進(jìn)入基礎(chǔ)區(qū)域，形成發(fā)射極電流Ie。與此同時，基區(qū)中的大多數(shù)載流子也向發(fā)射區(qū)擴(kuò)散，但由于大多數(shù)載流子的濃度遠(yuǎn)低于發(fā)射區(qū)中的載流子的濃度，因此可以認(rèn)為發(fā)射結(jié)主要是電子流；
（2）基區(qū)中電子的擴(kuò)散與復(fù)合
電子進(jìn)入基礎(chǔ)區(qū)域后，首先在發(fā)射結(jié)附近密集，逐漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促進(jìn)電子流在基礎(chǔ)區(qū)域向集電結(jié)擴(kuò)散，被集電結(jié)電場拉入集電區(qū)域形成集電極電流Ic。還有一小部分電子(因?yàn)榛鶇^(qū)很薄)和基區(qū)的空穴復(fù)合，擴(kuò)散電子流與復(fù)合電子流的比例決定了三極管的放大能力；
（3）集電區(qū)收集電子
由于集電結(jié)和反向電壓大，該反向電壓產(chǎn)生的電場力在阻止集電區(qū)電子向基礎(chǔ)區(qū)擴(kuò)散的同時，將擴(kuò)散到集電結(jié)附近的電子拉入集電區(qū)形成集電極主電流Icn。此外，集電區(qū)的少數(shù)載流子(空穴)也會產(chǎn)生漂移運(yùn)動，流向基區(qū)形成反向飽和電流。Icbo表示，其值很小，但對溫度極其敏感。
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