三级管基本工作原理介绍与三极管工作状态解析

• 三极管简介

     三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。发射区与基区间的PN结称为发射结，集电区和基区间的PN结称为集电结。

     三极管是一种具有电流放大作用的半导体元器件。

    按照结构形式分为NPN和PNP型，按照半导体材料分为硅管和锗管（硅管导通压降为0.7V，锗管导通压降为0.3V）

 

• 三极管工作状态

     对于NPN管来说，Vbe=Vb-Ve和Vbc=Vb-Vc，电压大于零表示正偏，小于零表示反偏。

     对于PNP管来说，Veb=Ve-Vb和Vcb=Vc-Vb，电压大于零表示正偏，小于零表示反偏。

放大区：发射结正偏，集电结反偏 ；
饱和区：发射结与集电结均正偏 ；
截止区：发射结与集电结均反偏 ；

反向放大区：发射结反偏，集电结正偏； 

*数字电路中晶体管主要工作在饱和区与截止区，起开关作用。从上图可以看出，当处于饱和区，Vce的电压是比较小的。

其实IB＝0时, Ic并不等于零, 而是等于穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流小于1μA, 在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。

 

     三极管是一个以b(基极)电流Ib 来驱动流过CE 的电流Ic 的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀门，三极管工作在放大状态下存在Ic=β*Ib的关系。

 

上图细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大，就可允许较大红色的水流通过这个阀门。当蓝色水流越大，也就使大管中红色的水流更大。

    如果放大倍数是100，那么当蓝色小水流为1 千克/小时，那么就允许大管子流过100千克/小时的水。三极管的原理也跟这个一样，放大倍数为100 时，当Ib(基极电流)为1mA 时，Ice的电流为100mA，此时三极管处于放大状态;

   而当没有蓝色水流流过时，大水管的阀门不打开，没有红色水流流过，三极管也就没电流从C流到e，三极管处于截止状态;

   当蓝色水流足够大使大水管的阀门完全打开时，此时蓝色水流再变大，也不会影响红色水流的大小，同理当Ib的电流足够大，Ice的电流将不会受基极电流影响，此时三极管处于饱和状态。

 

• 基极电流达到多少时三极管饱和?

这个值应该是不固定的，它和集电极负载、β值有关，估算是这样的：假定负载电阻是1K，VCC是5V，饱和时电阻通过电流最大也就是5mA，用除以该管子的β值(假定β=100) ：5/100=0.05mA=50μA，那么基极电流大于50μA就可以饱和。但是在实际工作中，常用Ib*β=U/R作为判断临界饱和的条件。根据Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶体管进入了初始饱和状态，实际上应该取该值的数倍以上，才能达到真正的饱和。倍数越大，饱和程度就越深。

• 怎样判断三极管的工作状态？

   方法1：根据三极管工作状态时各个电极的电位高低，

                   从而判别三极管的工作状态。

   方法2：先假设是在饱和区，再计算C E两端的电压，

                  以0.3V(具体电压根据芯片手册选择）作为饱和区放大区的判断标准，

                 小于则为饱和模式，大于则为放大模式；当c e间电压为无穷大时即为截止区！

• 简单判断三极管管脚

不管是NPN还是PNP，把三极管摆正，

直插式的，按下图放置：中间一脚为C，左边为E，右边为B。

贴片式的，按下图放置：中间一脚为C，左边为B，右边为E。