三极管是如何导通的?「建议收藏」

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三极管状态

两个 PN 结共用了一个 P 区(也称基区),基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个 PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的 PN 结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。


三极管是如何导通的?「建议收藏」

 三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了,如下图所示:


三极管是如何导通的?「建议收藏」

\beta\alpha 称为三极管的电流分配系数,其中 \beta 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。例如,基极电流的变化量 \Delta I_b=10\mu A\beta=50 ,根据 \Delta I_c=\beta\Delta I_b 的关系式,集电极电流的变化量 \Delta I_c=\beta\Delta I_b=500\mu A ,实现了电流放大。

  三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供 I_bI_cI_e 这三个电流。为了容易理解,我们还是用水流比喻电流,如下图所示:


三极管是如何导通的?「建议收藏」

  这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

  三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图中的细管、粗管和粗细交汇的管子。如下图所示:


三极管是如何导通的?「建议收藏」NPN

若给三极管外加一定的电压,就会产生电流 I_bI_cI_e 。调节电位器 RP 改变基极电流 I_bI_c 也随之变化。由于 \Delta I_c=\beta\Delta I_b ,所以很小的 I_b 控制着比它大 \beta 倍的 I_cI_c 不是由三极管产生的,是由电源 VccI_b 的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。

三极管的导通条件

1.饱和:

  当三极管饱和时发射结和 集电结 均处于正向偏置,对NPN管 I_c 不受 I_b 的控制。(在NPN型三极管中,发射结正偏是基极电压大于发射极电压,集电结反偏是基极电压小于集电极电压,PNP巧好相反)。

2.截止:

当三极管截止时发射结反向偏置 集电结反向偏置,对NPN管 I_b 可以控制 I_cI_c=\beta I_b 电路工作在放大状态。

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