三极管分析与功能电路设计之 从工程角度出发去理解三极管

三极管是一种控制电路电流的控制器件，把微弱信号放大为幅度较大信号，或者作为无触点开关用途。

       首先，我们来了解下什么是三极管。三极管实际是PN结构成。通过图 2，我们能够观察到，它的内部是两个PN结。关于它的电路特性，在这里我就不详细讲解，我这里主要是从工程角度出发，去理解这么个三极管。

图1  三极管实物图和电路图形符号

如图1所示，这是一个TO-92封装的三极管，是个插件的。

图2  三极管基本结构和电气图形符号

像图2（a）所示的三极管，箭头从E极指向B极的，称之为P管，即P型的晶体管。我们再来看图2（b）所示的这个三极管，箭头是从B极指向E极的，箭头从里往外，我们称这个为N管，即N型晶体管。无论是P型还是N型的，都是差不多的。这里，主要讲讲N型三极管的。N型的三极管的图形符号如图3所示。

三极管有三根引脚：B是代表基极的、E是代表发射极的、C是代表集电极的。在正常一个电路中，我们一般情况下都是把E极接地的，B极接一个控制信号，C极接个负载，这个时候三极管作为开关状态下使用的。我们现在来看三极管是怎么工作的。

图3  N型三极管图形符号

　　下面，我们研究下三极管的特性。三极管是一个流控流型的晶体管。顾名思义，电流控制电流的。当BE之间流过一个电流的，如果C上是接电源的，那么CE之间也会流过一个电流的。我们把BE之间流过的电流称之为Ib，为基极电流，在C极（集电极）处，CE之间的电流称之为Ic。也就是说，Ib有电流的时候，IC也是有电流的；IC没有电流，IC也是没有电流的。也就是用Ib的电流来控制Ic的电流，这是三极管的第一个特性——流控流型。

　　第二个特性，三极管具有放大功能。比如Ib上流过1mA的电流，那么在Ic流过的电流的大小是成倍于Ib上的电流放大，而且放大倍数是90~100倍，即Ic=100Ib。这是由三极管自身的特性所决定的。

　　第三个特性，当E极接地，如果Ib足够大，那么Ic就更加的大，这就预示着Rce之间的电阻就更加的小。因为电流越大，电阻就越小。小到我们近似的认为CE之间是短路的。Ib电流大到什么时候，我们认为CE之间的电流是短路的呢？我们一般认为是Ib为1mA的时候。就是说，当Ib 》=1mA的时候，Rce≈0，Vce≈0.3V。接下来，还有一个特征。

　　第四个特性，当Ib 》= 1mA，Vbe = 0.7V。这时候，我们认为，这个三极管是完全打开的。它就是起一个开关作用，Ic=100mA，Rce≈0，Vce≈0.3V，Vbe=0.7V。

　　第五个特性，要想让三极管完全导通，必须要让Vbe两端加一个大于0.7V的电压，三极管才完全导通。如果Vbe两端的电压小于0.7V，那么三极管就没能完全导通，Ic的电流也就不会最大，Rce上就有电阻，而在Vce上就会产生一个分压。这个分压值就等效为一个电阻，随着Ib的增大，Vce就会越来越小。

　　这些是三极管很重要的特性。有了这些特性，我们就能够很好的分析电路，设计电路。

　　我们先分析一个简单的线性电源电路中三极管在其中的作用，之后再分析三极管作为开关管、控制管等等的电路；最后根据实际问题，灵活运用三极管的特性解决实际问题。首先掌握分析判断出这部分或这一模块电路实现什么功能，然后学会根据功能应用三极管设计电路。

　　线性电源--放大管

　　图4 5V线性电源

　　【分析】分析电路，关键抓住三大要素：源（电源）、地、回路。如图4所示是一个5V的线性电源。我们来看，由于CB之间是不能够导通的，那么电流从12V的电压流出，流过1.8K的电阻R1，在流过5.6V的稳压管到地形成回路I。那么此时在电阻R1两端的电压差为6.4V，6.4/1.8=3.56mA，大于2mA。我们知道，当稳压管的负端向正端流过一个大于2mA的电流，那么在稳压管的两端就会出现一个稳定的电压，所以，这个稳压管就形成了5.6V的电压。

　　稳压管两端产生5.6V的电压，然后通过BE，通过负载R，形成图4所示的回路II。那么就会产生个Ib，Ib上有一个电流，Ic上也流过一个电流。当Ib增到足够大，大于1mA，能够使Vbe的电压大于0.7V，而实际上只要大于0.6V就可以了，这时候，三极管就完全导通。因此，在右上角就会形成一个5V的电压。这个5V电压的形成是由于Vbe上有一个0.6V的压降，5.6－0.6=5V。就形成这么一个5V的电压。完全导通时Rce就近似为0，此时CE短路了，12V就会通过三极管完全过来，那么此时E点的电压不就是12V了？不是5V了。

　　当E点为12V时，E点电位就会超过B点的电位，这时候，Vbe之间的电压就小于0.6V，此时三极管就关闭了。Ib就没有电流了，Ic也没有电流流过，这时E点的电压就会开始急剧下降，当下降到5V的时候，Vbe的电压又等于0.6V了，三极管又完全导通了。这时E点的电压就开始往上升，Vbe之间的电压又开始小于0.6V并往逐渐减小，CE之间的阻抗作用越来越大，直到三极管关闭。这样周而复始，最后使E点电压稳定在5V。

　　这个电路最终就形成的是一个负反馈的负载电路。也就是说，这个电阻是接在E极上的，它有负反馈作用，通过它上面的电压一会儿增，一会儿降，来控制Ib，也同时控制了Ic，最终让E点电压稳定在5V。

责任编辑：xj

原文标题：【连载】10年+硬件大牛带你玩转三极管分析与功能电路设计

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