详解三极管,图文介绍「分类、工作原理、工作状态及功能应用」

详解三极管,图文介绍「分类、工作原理、工作状态及功能应用」

今天我们来认识一个基础的电子元器件:三极管

内容主要概括为以下几个方面:

认识三极管

三极管的分类

三极管的工作原理

三极管的3种状态

三极管的功能及应用

接下来笔者一一为大家进行介绍。

一、什么是三极管?

三极管,全称应为半导体三极管,也被称为双极型晶体管或晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。它的主要功能是将微弱的电信号放大成幅度值较大的电信号,同时也被用作无触点开关。

三极管的分类

根据结构和工作原理的不同,三极管可以分为NPN型和PNP型两种类型。NPN型三极管的集电极和发射极都是N型半导体,而基极是P型半导体;相反,PNP型三极管的集电极和发射极都是P型半导体,而基极是N型半导体。

*三极管的两个PN结,类似于两个共阴或共阳的二极管。

与晶闸管和MOS管相比,三极管的特点是具有放大功能,而晶闸管和MOS管则没有这种功能。

二、三极管的工作原理

三极管的工作原理基于小电流控制大电流的原则,其工作机制像一个可控制的阀门。根据不同的工作状态和连接方式,三极管主要可以分为三种类型:共基极(CB)、共集电极(CC)和共发射极(CE)。

共基极(CB):基极端子在输入和输出端子之间是公共的。

共集电极(CC):集电极端子在输入和输出端子之间是公共的。

共发射极(CE):发射极端子在输入和输出端子之间是公共的。

三极管的3种状态

三极管有三种状态:截止状态、放大状态和饱和状态。我们可以把三极管想象成一个水龙头。

截止状态

首先,当我们没有对水龙头施加任何外力时,水龙头是关闭的,水流无法通过,这时的状态相当于三极管的截止状态。

具体来说,就是加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。

放大状态

当三极管发射结正偏,集电结反偏时,三极管就会进入放大状态。即当我们逐渐打开水龙头时,水会开始流出,这就相当于三极管进入了放大状态。

这里需要注意的是,这个“放大”并不是无中生有地创造能量,而是通过控制电流的大小来实现信号的放大。

饱和状态

当三极管发射结正偏,集电结正偏时,三极管工作在饱和状态。饱和状态下的三极管基极电流即使变大,集电极电流也不会增大,相当于水龙头完全打开时,水流已经最大。

三、三极管的应用

放大作用

三极管最主要的功能就是放大功能。通过控制输入信号的大小,三极管可以对电流进行放大,从而实现对信号的增强。其基于小电流控制大电流的原则,通过较小的基极电流IB来控制较大的集电极电流IC。当基极电流IB有微小的变化时,会引发集电极电流IC和发射极电流IE的大幅度变化。这种“放大”并非将基极电流IB放大,而是通过控制输入信号的大小,使输出信号得到增强。

三极管的放大功能实现还要求基极和发射极之间加正向电压(发射结正偏),基极与集电极之间加反向电压(集电结反偏)。

示例:简单的放大器来驱动扬声器

这种放大功能被广泛应用于放大器、功率放大器等电路中。例如,在音频放大器中,三极管可以将微弱的声音信号放大为足够大的声音输出。

开关控制

三极管可以通过控制输入信号的高低电平,以实现对电路的开关控制。开关作用基于三极管在电路中导通或截止的特性。这种开关功能被广泛应用于逻辑门电路、计数器、计时器等电路中。

稳压功能

三极管还具有稳压功能,可以用于稳定电压。通过调整三极管的工作状态,可以使电路的输出电压保持稳定。在稳压电源、电池充电器中应用较多。

除了以上应用外,三极管还可以用于振荡器、调制解调器、电视机等电子设备中。总之,三极管作为一种重要的电子元件,在电子电路中的应用非常广泛。

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