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三极管的结构与工作原理和工作状态

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-10-16 浏览:-

三极管的结构与工作原理和工作状态

三极管是电子电路里重要组成部件,如果你是电子技术人员,需要对三极管无需做深入的学习。作为汽车维修技术人员,虽然无需对三极管进行全面的学习和实践,但是需要理解三极管的基本画法、原理和作用。将来在汽车电路及ECU中,出现三极管符合,能分析此三极管在此处的作用及代表的含义。本站整理了三极管的作用、结构原理、画法、用法,对于从事汽车维修有重要的指导意义。

从二极管到三极管:三极管的结构

在学习二极管时,我们知道了本征半导体因为掺入杂质的不同而形成P型半导体和N型半导体;一块P型半导体和一块N型半导体接合,在结合面形成PN结,而一个PN结即构成一个二极管。

三极管的结构

P型半导体和N型半导体组成的PN结即是一个二极管

三极管由三块P型或N型半导体组成,常见的有PNP型三极管(即N型半导体在中间)和NPN型三极管(即P型半导体在中间);

三极管由三个区(基区、集电区和发射区)及相应的三个引脚(基极、集电极和发射极)组成,依据这三个区的材料不同,分为PNP型三极管和NPN型三极管。先以NPN型三极管说明:

三极管的结构

b(B)表示基极,c(C)表示集电极,e(E)代表发射极,基区和发射区之间的PN称为发射结,基区和集电区之间的PN结称为集电结。

三极管的结构

二 以NPN型三极管说明三极管的工作原理和状态:

三极管的结构

三极管的作用可以描述为:利用三极管的放大作用,用基极的小电流去控制集电极的大电流。基极电流是谁提供的呢?注图中的可调电源VBB和可调电阻RB。

常提到三极管有三个工作状态:截止、放大和饱和。如何判断三极管入于哪个工作状态呢?

第一个问题:基极电流如何计算?

实际上利用的是最基本的欧姆原理:电流等于电压除以电阻。基极电流iB=(VBB-0.6)/RB。在这里,为什么要电压要用(VBB-0.6)呢?因为三极管的基极B和发射极E之间本身就是一个PN结,也即是一个二极管,如果对于硅管,这0.6V就是这个PN结之间的导通电压降。所以电阻RB上的电压只有(VBB-0.6)。基极电流iB=(VBB-0.6)/RB。

第二个问题:如何判断三极管是否截止?

还要回到三极管的作用:利用基极的小电流去控制集电极的大电流。如果三极管没有基极电流,自然就没有了集电极电流,我们说三极管处于截止状态,所以当输入回路中基极电压VBB小于PN结的死区电压时,三极管处于截止状态。

第三个问题:如果有了基极电流,集电极电流如何计算,三极管是放大还是饱和导通状态?这个问题一直困扰了我很多年,当时一度怀疑欧姆定律在此不成立了。现在想来,真是大错特错了。

先假设VBB为1.6V,RB为100欧姆,三极管基极和发射极之间PN结的电压降为0.6V,则基极电流为(1.6V-0.6V)/100,基极电流iB=0.01A; 三极管的放大倍数β=100;那么集电极电流等于基极电流乘以放大倍数;此时集电极电流与电压和电阻没有关系了!

为什么会饱和导通?依据上面提到的,集电极电流等于基极电流乘以放大倍数,并且集电极电流与电压和电阻没有关系了。但是有一个问题,就是集电极电流最大能到多大,是不是随着基极电流增大,而成倍的增大。

不可能!因为集电极电流最大是:电压/电流;当达到这个最大电流时,即使基极电流再增大,集电极电流也不会再增大,此时三极管已不符合它的放大作用,我们将这一状态称为饱和导通状态。

所以三极管工作时有三个状态:

(1)截止状态:即没有基本电流,我们可以切断基本电路,或者使基极电压低于PN结的死区电压,没有基极电流;此时集电极和发射极之间相当于一个断开的开关,称为截止状态;

(2)放大状态:有了基极电流,在集电极电流达到最大之前,集电极电流等于基极电流乘以三极管的放大倍数,此时称三极管处于放大状态;

(3)饱和导通状态:增大基极电流以致于集电极电流达到最大后,集电极电流已不受基极电流控制。三极管集电极和发射极之间相当于一个接通的开关,称为饱和导通状态。

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