三極管的工作原理
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。
三極管的電流放大作用與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，三極管內(nèi)部進(jìn)行的物理過程是十分復(fù)雜的，初學(xué)者暫時(shí)不必去深入探討。從應(yīng)用的角度來講，可以把三極管看作是一個(gè)電流分配器。一個(gè)三極管制成后，它的三個(gè)電流之間的比例關(guān)系就大體上確定了
一、電流放大
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。
二、偏置電路
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∮?/span>0.7V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 電流就可以減小；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。
三、開關(guān)作用
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?/span> Rc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。
四、工作狀態(tài)
如果我們?cè)谏厦孢@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。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通 斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加（在三極管未飽和之前）。
三極管的作用
晶體三極管，是最常用的基本元器件之一，晶體三極管的作用主要是電流放大，他是電子電路的核心元件，現(xiàn)在的大規(guī)模集成電路的基本組成部分也就是晶體三極管。
三極管基本機(jī)構(gòu)是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種， 從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極。基區(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。
三極管是一種控制元件，三極管的作用非常的大，可以說沒有三極管的發(fā)明就沒有現(xiàn)代信息社會(huì)的如此多樣化，電子管是他的前身，但是電子管體積大耗電量巨大，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰。三極管主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的電流放大作用。
剛才說了電流放大是晶體三極管的作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“β”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。根據(jù)三極管的作用我們分析它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管的作用還有電子開關(guān)，配合其它元件還可以構(gòu)成振蕩器，此外三極管還有穩(wěn)壓的作用。
三極管參數(shù)
1、共射電流放大系數(shù)
在共射極放大電路中，若交流輸入信號(hào)為零，則管子各極間的電壓和電流都是直流量，此時(shí)的集電極電流IC和基極電流IB的比就是 ， 稱為共射直流電流放大系數(shù)。
當(dāng)共射極放大電路有交流信號(hào)輸入時(shí)，因交流信號(hào)的作用，必然會(huì)引起IB的變化，相應(yīng)的也會(huì)引起IC的變化，兩電流變化量的比稱為共射交流電流放大系數(shù)β
上述兩個(gè)電流放大系數(shù) 和β的含義雖然不同，但工作在輸出特性曲線放大區(qū)平坦部分的三極管，兩者的差異極小，可做近似相等處理，故在今后應(yīng)用時(shí)，通常不加區(qū)分，直接互相替代使用。
由于制造工藝的分散性，同一型號(hào)三極管的β值差異較大。常用的小功率三極管，β值一般為20～100。β過小，管子的電流放大作用小，β過大，管子工作的穩(wěn)定性差，一般選用β在40～80之間的管子較為合適。
2、極間反向飽和電流ICBO和ICEO
（1）集電結(jié)反向飽和電流ICBO是指發(fā)射極開路，集電結(jié)加反向電壓時(shí)測(cè)得的集電極電流。常溫下，硅管的ICBO在nA（10-9）的量級(jí)，通?？珊雎?。
（2）集電極-發(fā)射極反向電流ICEO是指基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極之間的反向電流，即穿透電流，穿透電流的大小受溫度的影響較大，穿透電流小的管子熱穩(wěn)定性好。
3、極限參數(shù)
（1）集電極最大允許電流
晶體管的集電極電流IC在相當(dāng)大的范圍內(nèi)β值基本保持不變，但當(dāng)IC的數(shù)值大到一定程度時(shí)，電流放大系數(shù)β值將下降。使β明顯減少的IC即為ICM。為了使三極管在放大電路中能正常工作，IC不應(yīng)超過ICM。
（2）集電極最大允許功耗
晶體管工作時(shí)、集電極電流在集電結(jié)上將產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生熱量所消耗的功率就是集電極的功耗，
功耗與三極管的結(jié)溫有關(guān)，結(jié)溫又與環(huán)境溫度、管子是否有散熱器等條件相關(guān)。根據(jù)5-7式可在輸出特性曲線上作出三極管的允許功耗線，如圖5-8所示。功耗線的左下方為安全工作區(qū)，右上方為過損耗區(qū)。
（3）反向擊穿電壓
反向擊穿電壓是指基極開路時(shí)，加在集電極與發(fā)射極之間的最大允許電壓。使用中如果管子兩端的電壓，集電極電流IC將急劇增大，這種現(xiàn)象稱為擊穿。管子擊穿將造成三極管永久性的損壞。三極管電路在電源EC的值選得過大時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)管子截止時(shí)，導(dǎo)致三極管擊穿而損壞的現(xiàn)象。一般情況下，三極管電路的電源電壓應(yīng)小于反向電壓
4、溫度對(duì)三極管參數(shù)的影響
幾乎所有的三極管參數(shù)都與溫度有關(guān)，因此不容忽視。溫度對(duì)下列的三個(gè)參數(shù)影響最大。
（1）對(duì)β的影響：
三極管的β隨溫度的升高將增大，溫度每上升l℃，β值約增大0.5～1％，其結(jié)果是在相同的IB情況下，集電極電流IC隨溫度上升而增大。
（2）對(duì)反向飽和電流ICEO的影響：
ICEO是由少數(shù)載流子漂移運(yùn)動(dòng)形成的，它與環(huán)境溫度關(guān)系很大，ICEO隨溫度上升會(huì)急劇增加。溫度上升10℃，ICEO將增加一倍。由于硅管的ICEO很小，所以，溫度對(duì)硅管ICEO的影響不大。
（3）對(duì)發(fā)射結(jié)電壓ube的影響：
和二極管的正向特性一樣，溫度上升1℃，ube將下降2～2.5mV。
綜上所述，隨著溫度的上升，β值將增大，iC也將增大，uCE將下降，這對(duì)三極管放大作用不利，使用中應(yīng)采取相應(yīng)的措施克服溫度的影響。
三極管的參數(shù)反映了三極管各種性能的指標(biāo)，是分析三極管電路和選用三極管的依據(jù)。
一、電流放大系數(shù)
1．共發(fā)射極電流放大系數(shù)
（1）共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)，它表示三極管在共射極連接時(shí)，某工作點(diǎn)處直流電流IC與IB的比值，當(dāng)忽略ICBO時(shí)
（2）共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)β它表示三極管共射極連接、且UCE恒定時(shí)，集電極電流變化量ΔIC與基極電流變化量ΔIB之比，即
管子的β值大小時(shí)，放大作用差；β值太大時(shí)，工作性能不穩(wěn)定。因此，一般選用β為30～80的管子。
2．共基極電流放大系數(shù)
共基極直流電流放大系數(shù)它表示三極管在共基極連接時(shí)，某工作點(diǎn)處IC 與 IE的比值。在忽略ICBO的情況下
（2）共基極交流電流放大系數(shù)α，它表示三極管作共基極連接時(shí)，在UCB 恒定的情況下，IC和IE的變化量之比，即：
通常在ICBO很小時(shí)，與β，與α相差很小，因此，實(shí)際使用中經(jīng)?；煊枚患訁^(qū)別。
二、極間反向電流
1．集-基反向飽和電流ICBO
ICBO是指發(fā)射極開路，在集電極與基極之間加上一定的反向電壓時(shí)，所對(duì)應(yīng)的反向電流。它是少子的漂移電流。在一定溫度下，ICBO 是一個(gè)常量。隨著溫度的升高ICBO將增大，它是三極管工作不穩(wěn)定的主要因素。在相同環(huán)境溫度下，硅管的ICBO比鍺管的ICBO小得多。
2．穿透電流ICEO
ICEO是指基極開路，集電極與發(fā)射極之間加一定反向電壓時(shí)的集電極電流。
該電流好象從集電極直通發(fā)射極一樣，故稱為穿透電流。ICEO和ICBO一樣，也是衡量三極管熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。
三、頻率參數(shù)
頻率參數(shù)是反映三極管電流放大能力與工作頻率關(guān)系的參數(shù)，表征三極管的頻率適用范圍。
1．共射極截止頻率fβ
三極管的β值是頻率的函數(shù)，中頻段β=βo幾乎與頻率無關(guān)，但是隨著頻率的增高，β值下降。當(dāng)β值下降到中頻段βO1／倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為共射極截止頻率，用fβ表示。
2．特征頻率fT
當(dāng)三極管的β值下降到β＝1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為特征頻率。在fβ～fT的范圍內(nèi)，β值與f幾乎成線性關(guān)系，f越高，β越小，當(dāng)工作頻率f＞fT，時(shí)，三極管便失去了放大能力。
四、極限參數(shù)
1．最大允許集電極耗散功率PCM
PCM 是指三極管集電結(jié)受熱而引起晶體管參數(shù)的變化不超過所規(guī)定的允許值時(shí)，集電極耗散的最大功率。當(dāng)實(shí)際功耗Pc大于PCM時(shí)，不僅使管子的參數(shù)發(fā)生變化，甚至還會(huì)燒壞管子。
當(dāng)已知管子的PCM 時(shí)，利用上式可以在輸出特性曲線上畫出PCM 曲線。
2．最大允許集電極電流ICM
當(dāng)IC很大時(shí)，β值逐漸下降。一般規(guī)定在β值下降到額定值的2／3（或1／2）時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流為ICM當(dāng)IC＞ICM時(shí)，β值已減小到不實(shí)用的程度，且有燒毀管子的可能。
3．反向擊穿電壓BVCEO與BVCEO
BVCEO是指基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。
BVCBO是指發(fā)射極開路時(shí)，集電極與基極間的反向擊穿電壓。一般情況下同一管子的
BVCEO（0.5～0.8）BVCBO 。三極管的反向工作電壓應(yīng)小于擊穿電壓的（1／2～1／3），以保證管子安全可靠地工作。
三極管的3個(gè)極限參數(shù)PCM 、ICM、BVCEO和前面講的臨界飽和線 、截止線所包圍的區(qū)域，便是三極管安全工作的線性放大區(qū)。一般作放大用的三極管，均須工作于此區(qū)。
三極管符號(hào)
半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管,可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的,而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成,共用的一個(gè)電極成為三極管的基極(用字母b表示)。其他的兩個(gè)電極成為集電極(用字母c表示)和發(fā)射極(用字母e表示)由于不同的組合方式,形成了一種是NPN型的三極管,另一種是PNP型的三極管。
三極管的種類很多,并且不同型號(hào)各有不同的用途。三極管大都是塑料封裝或金屬封裝,常見三極管的外觀,有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極,箭頭朝外的是NPN型三極管,而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。實(shí)際上箭頭所指的方向是電流的方向。
電子制作中常用的三極管有90××系列,包括低頻小功率硅管9013(NPN)、9012(PNP),低噪聲管9014(NPN),高頻小功率管9018(NPN)等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上,而樣子都一樣,都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。
在老式的電子產(chǎn)品中還能見3DG6(低頻小功率硅管)、3AX31(低頻小功率鍺管)等,它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。我國(guó)生產(chǎn)的晶體管有一套命名規(guī)則,電子工程技術(shù)人員和電子愛好者應(yīng)該了解三極管符號(hào)的含義。符號(hào)的第一部分“3”表示三極管。
符號(hào)的第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu):A——PNP型鍺材料;B——NPN型鍺材料;C——PNP型硅材料;D——NPN型硅材料。符號(hào)的第三部分表示功能:U——光電管;K——開關(guān)管;X——低頻小功率管;G——高頻小功率管;D——低頻大功率管;A——高頻大功率管。另外,3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管,BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。
晶體管：最常用的有三極管和二極管兩種。三極管符號(hào)不同，三極管符號(hào)BG（舊）或（T）表示，二極管以D表示。按制作材料分，晶體管可分為鍺管和硅管兩種。
按極性分，三極管有PNP和NPN兩種，而二極管有P型和N型之分。多數(shù)國(guó)產(chǎn)管用xxx表示，其中每一位都有特定含義：如 3 A X 31，第一位3代表三極管，2代表二極管。第二位代表材料和極性。A代表PNP型鍺材料；B代表NPN型鍺材料；C為PNP型硅材料；D為NPN型硅材料。第三位表示用途，其中X代表低頻小功率管；D代表低頻大功率管；G代表高頻小功率管；A代表高頻大功率管。最后面的數(shù)字是產(chǎn)品的序號(hào)，序號(hào)不同，各種指標(biāo)略有差異。注意，二極管同三極管第二位意義基本相同，而第三位則含義不同。對(duì)于二極管來說，第三位的P代表檢波管；W代表穩(wěn)壓管；Z代表整流管。上面舉的例子，具體來說就是PNP型鍺材料低頻小功率管。對(duì)于進(jìn)口的三極管來說，就各有不同，要在實(shí)際使用過程中注意積累資料。
常用的進(jìn)口管有韓國(guó)的90xx、80xx系列，歐洲的2Sx系列，在該系列中，第三位含義同國(guó)產(chǎn)管的第三位基本相同
三極管的測(cè)量
萬用表測(cè)量三極管圖解
三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助讀者迅速掌握測(cè)判方法，筆者總結(jié)出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測(cè)不準(zhǔn)，動(dòng)嘴巴?！毕旅孀屛覀冎鹁溥M(jìn)行解釋吧。
一、 三顛倒，找基極
大家知道，三極管是含有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管，圖1是它們的電路符號(hào)和等效電路。
測(cè)試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。圖2繪出了萬用電表歐姆擋的等效電路。由圖可見，紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。
假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)??；剩下一次必然是顛倒測(cè)量前后指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極(參看圖1、圖2不難理解它的道理)。
二、 PN結(jié)，定管型
找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來確定管子的導(dǎo)電類型(圖1)。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說明被測(cè)三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測(cè)管即為PNP型。
三、 順箭頭，偏轉(zhuǎn)大
找出了基極b，另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c，哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。
(1) 對(duì)于NPN型三極管，穿透電流的測(cè)量電路如圖3所示。根據(jù)這個(gè)原理，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測(cè)量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。
(2) 對(duì)于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e，紅表筆所接的一定是集電極c(參看圖1、圖3可知)。
四、 測(cè)不出，動(dòng)嘴巴
若在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的測(cè)量過程中，若由于顛倒前后的兩次測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí)，就要“動(dòng)嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的兩次測(cè)量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開集電極c與發(fā)射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯。
三極管放大電路
以NPN型硅三極管為例，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。[1]
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∮?/span>0.7V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小;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。
三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮?/span>Rc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?cè)谏厦孢@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。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加(在三極管未飽和之前)。
但是在實(shí)際使用中要注意，在開關(guān)電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時(shí)會(huì)影響其開關(guān)速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時(shí)是淺度飽和，遠(yuǎn)大于集電極電流時(shí)是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉(zhuǎn)換速度。
對(duì)于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過來——變成朝里的了。
PNP型三極管
PNP三極管是由2塊P型半導(dǎo)體中間夾著1塊N型半導(dǎo)體所組成的三極管，稱為PNP型三極管。也可以描述成，電流從發(fā)射極E流入的三極管。PNP型三極管發(fā)射極電位最高,集電極電位最低,UBE<0.
三極管按結(jié)構(gòu)分,可分為NPN型三極管和PNP型三極管.
三極管導(dǎo)通時(shí)IE=（放大倍數(shù)+1)*IB和ICB沒有關(guān)系，ICB=0 ICB>0時(shí),可能三極管就有問題,所以三極管在正常工作時(shí),不管是工作在放大區(qū)還是飽和區(qū)ICB=0
當(dāng)UEB>0.7V(硅)(鍺0.2V),RC/RB<放大倍數(shù)時(shí),三極管工作在飽和區(qū),反之就工作在放大區(qū)。三極管是一種電流放大器件，但在實(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?/span>PNP是共陰極，即兩個(gè)PN結(jié)的N結(jié)相連做為基極，另兩個(gè)P結(jié)分別做集電極和發(fā)射極；電路圖里標(biāo)示為箭頭朝內(nèi)的三極管。
PNP型三極管有三種工作狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和狀態(tài)。當(dāng)三極管用于不同目的時(shí)，它的工作狀態(tài)是不同的。 1、截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)三極管的工作電流為零或很小時(shí)，即IB=0時(shí)，IC和IE也為零或很小，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 2、放大狀態(tài)：在放大狀態(tài)下，IC=βIB，其中β(放大倍數(shù))的大小是基本不變的（放大區(qū)的特征）。有一個(gè)基極電流就有一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的集電極電流。 3、飲和狀態(tài)：在飲和狀態(tài)下，當(dāng)基極電流增大時(shí)，集電極電流不再增大許多，當(dāng)基極電流進(jìn)一步增大時(shí)，集電極電流幾乎不再增大。
可以把PNP型三極管看成是兩個(gè)二極管，使用萬用表進(jìn)行測(cè)量和判斷。PNP型三極管的測(cè)量如圖一所示。將正表筆接三極管的某一管腳，負(fù)表筆分別接另外兩個(gè)管腳，測(cè)量得到兩個(gè)阻值。如果測(cè)得的兩個(gè)阻值均較小，且為lkΩ，則正表筆所接管腳即為PNP型三極管的基極。若測(cè)得的兩阻值一大一小或都大，可將正表筆另接一管腳再試，直到兩阻值均較小為止。
PNP三極管工作原理
PNP三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。
三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫建立偏置，否則會(huì)放大失真。
在三極管的集電極與電源之間接一個(gè)電阻，可將電流放大轉(zhuǎn)換成電壓放大：當(dāng)基極電壓UB升高時(shí)，IB變大，IC也變大，IC 在集電極電阻RC的壓降也越大，所以三極管集電極電壓UC會(huì)降低，且UB越高，UC就越低，ΔUC=ΔUB
三極管具有電流放大作用，它是一個(gè)電流控制器件。所謂電流控制器件，是指它用很小的基極電流IB來控制比較大的集電極電流IC和發(fā)射極電流IE,沒有IB,就沒有IC和IE。
在IC=βIB中，β為幾十甚至更大，只要有一個(gè)很小的輸入信號(hào)電流IB，就有一個(gè)很大的輸出信號(hào)電流IC出現(xiàn)。由此可見，三極管能夠?qū)斎腚娏鬟M(jìn)行放大。在各種放大器電路中，就是用三極管的這一特性來放大信號(hào)的。
在三極管電路中，三極管的輸出電流IC或IE是由直流電源提供的；基極電流IB則是一部分由所要放大的信號(hào)源電路提供，另一部分也是由直流電源提供的。
如果三極管沒有電流IB，三極管就處于截止?fàn)顟B(tài)，直流電源就不會(huì)為三極管提供IC和IE(IC和IE都是由直流電源提供的，除了IE中很小的IB，因?yàn)樗腔鶚O輸入電流)。
基極電流IB由兩部分組成：直流電源提供的靜態(tài)偏置電流和由信號(hào)源提供的信號(hào)電流。
由上述分析可知，三極管能將直流電源的電流按照輸入電流IB的要求（變化規(guī)律）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流IC和IE。從這個(gè)角度上講，三極管是一個(gè)電流轉(zhuǎn)換器件。
三極管開關(guān)電路
負(fù)載電阻被直接跨接于三極管的集電極與電源之間，而位居三極管主電流的回路上，輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟(open) 與閉合(closed) 動(dòng)作，當(dāng)三極管呈開啟狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電流便被阻斷，反之，當(dāng)三極管呈閉合狀態(tài)時(shí)，電流便可以流通。 詳細(xì)的說，當(dāng)Vin為低電壓時(shí)，由于基極沒有電流，因此集電極亦無電流，致使連接于集電極端的負(fù)載亦沒有電流，而相當(dāng)于開關(guān)的開啟，此時(shí)三極管乃工作于截止(cut off)區(qū)。 同理，當(dāng)Vin為高電壓時(shí)，由于有基極電流流動(dòng)，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負(fù)載回路便被導(dǎo)通，而相當(dāng)于開關(guān)的閉合，此時(shí)三極管乃工作于飽和區(qū)(saturation)。
截止?fàn)顟B(tài)：
當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，即為三極管的截止?fàn)顟B(tài)。開關(guān)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)的特征是發(fā)射結(jié)，集電結(jié)均處于反向偏置。
飽和導(dǎo)通狀態(tài)：
當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并且當(dāng)基極的電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不再怎么變化，此時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，即為三極管的導(dǎo)通狀態(tài)。開關(guān)三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)的特征是發(fā)射結(jié)，集電結(jié)均處于正向偏置。而處于放大狀態(tài)的三極管的特征是發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置。這也是可以使用電壓表測(cè)試發(fā)射結(jié)，集電結(jié)的電壓值判定三極管工作狀況的原理。開關(guān)三極管正是基于三極管的開關(guān)特性來工作的。
三極管除了可以當(dāng)做交流信號(hào)放大器之外，也可以做為開關(guān)之用。嚴(yán)格說起來，三極管與一般的機(jī)械接點(diǎn)式開關(guān)在動(dòng)作上并不完全相同，但是它卻具有一些機(jī)械式開關(guān)所沒有的特點(diǎn)。
三極管管腳識(shí)別方法
三極管的管型及管腳的判別是電子技術(shù)初學(xué)者的一項(xiàng)基本功，為了幫助讀者迅速掌握測(cè)判方法，筆者總結(jié)出四句口訣：“三顛倒，找基極；PN結(jié)，定管型；順箭頭，偏轉(zhuǎn)大；測(cè)不準(zhǔn)，動(dòng)嘴巴?！毕旅孀屛覀冎鹁溥M(jìn)行解釋吧。 一、 三顛倒，找基極 大家知道，三極管是含有兩個(gè)PN結(jié)的半導(dǎo)體器件。根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)連接方式不同，可以分為NPN型和PNP型兩種不同導(dǎo)電類型的三極管。 測(cè)試三極管要使用萬用電表的歐姆擋，并選擇R×100或R×1k擋位。由萬用電表歐姆擋的等效電路可知，紅表筆所連接的是表內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆則連接著表內(nèi)電池的正極。 假定我們并不知道被測(cè)三極管是NPN型還是PNP型，也分不清各管腳是什么電極。測(cè)試的第一步是判斷哪個(gè)管腳是基極。這時(shí)，我們?nèi)稳蓚€(gè)電極(如這兩個(gè)電極為1、2)，用萬用電表兩支表筆顛倒測(cè)量它的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度；接著，再取1、3兩個(gè)電極和2、3兩個(gè)電極，分別顛倒測(cè)量它們的正、反向電阻，觀察表針的偏轉(zhuǎn)角度。在這三次顛倒測(cè)量中，必然有兩次測(cè)量結(jié)果相近：即顛倒測(cè)量中表針一次偏轉(zhuǎn)大，一次偏轉(zhuǎn)??；剩下一次必然是顛倒測(cè)量前后
指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，這一次未測(cè)的那只管腳就是我們要尋找的基極。 二、 PN結(jié)，定管型 找出三極管的基極后，我們就可以根據(jù)基極與另外兩個(gè)電極之間PN結(jié)的方向來確定管子的導(dǎo)電類型。將萬用表的黑表筆接觸基極，紅表筆接觸另外兩個(gè)電極中的任一電極，若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大，則說明被測(cè)三極管為NPN型管；若表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小，則被測(cè)管即為PNP型。 三、 順箭頭，偏轉(zhuǎn)大 找出了基極b，另外兩個(gè)電極哪個(gè)是集電極c，哪個(gè)是發(fā)射極e呢?這時(shí)我們可以用測(cè)穿透電流ICEO的方法確定集電極c和發(fā)射極e。 (1) 對(duì)于NPN型三極管，用萬用電表的黑、紅表筆顛倒測(cè)量?jī)蓸O間的正、反向電阻Rce和Rec，雖然兩次測(cè)量中萬用表指針偏轉(zhuǎn)角度都很小，但仔細(xì)觀察，總會(huì)有一次偏轉(zhuǎn)角度稍大，此時(shí)電流的流向一定是：黑表筆→c極→b極→e極→紅表筆，電流流向正好與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致(“順箭頭”)，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是集電極c，紅表筆所接的一定是發(fā)射極e。 (2) 對(duì)于PNP型的三極管，道理也類似于NPN型，其電流流向一定是：黑表筆→e極→b極→c極→紅表筆，其電流流向也與三極管符號(hào)中的箭頭方向一致，所以此時(shí)黑表筆所接的一定是發(fā)射極e，紅表筆所接的一定是集電極c。 四、 測(cè)不出，動(dòng)嘴巴 若在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的測(cè)量過程中，若由于顛倒前后的兩次測(cè)量指針偏轉(zhuǎn)均太小難以區(qū)分時(shí)，就要“動(dòng)嘴巴”了。具體方法是：在“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的兩次測(cè)量中，用兩只手分別捏住兩表筆與管腳的結(jié)合部，用嘴巴含住(或用舌頭抵住)基電極b，仍用“順箭頭，偏轉(zhuǎn)大”的判別方法即可區(qū)分開集電極c與發(fā)射極e。其中人體起到直流偏置電阻的作用，目的是使效果更加明顯，以便判別。
