三极管原理简述及实例

因有很多文章介绍了三极管工作原理，这边就不再描述。本文主要通过实战，说明如何设计三极管电路处于线性放大状态或开关状态(即饱和导通和截止状态)并通过multisim实例仿真，验证理论分析。

三极管原理简述：

从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源 能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变 化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式 U=R*I 可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

三极管常用封装及引脚图：

实例：设计电路让三极管处于放大和开关状态

假设基级输入为常见的单片机3.3V的电源系统，集电极为输出的5V系统

当基级输入电阻选1k时，基级电流为Ib=(3.3-0.7)/100=26uA，而2N2712的B值为204，所以IC=Ib*B=5.3mA，

为满足三极管处于饱和导通条件则集电极电阻RC=5V/5.3=943欧

即当RC小于943欧时,三极管处于线性放大状态，当RC大于943欧时，三极管处于饱和导通状态。

如下图所示，一个处于放大状态，一个处于开关状态

 

问：如何判断三极管是处于放大状态还是开关状态?

答：最通俗的解法，看IC是否等于βIb，当IC>=βIb时，这就处于放大状态，当IC<βIb时，处于开关状态。

问：三级管没有加偏置时，还能正常工作吗?

答：当然可以，偏置只是为了让放大不失真，提前给三极管PN结提供电压，当不提供时，只要输入大于BE pn结导通条件，照样可以正常工作，只是输出波形肯定失真

问：三级管输入必须是小信号吗?

答：不是，输入小信号是课本上的知识。实际中如果设计是开关状态，那输入就是数字信号，如果设计是放大状态，那么输入一般是模拟信号，当是放大状态时，一般是有加偏置电压，防止输出波形失真，输入信号大小和放大倍数以及输出集电极电阻和电源有关系，并没有明确的规定。

问：为什么输入很小的变化，都会导致输出极大的变化，本质是什么?

答：本质就是三极管的PN结特性，BE之间是一个二极管，二极管的电压0.7，I/V曲线是一个指数型的，0.7V变化一点 都会引起电机急剧变化。