三极管

晶体管（transistor）是一种固体半导体器件（包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件），具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。

晶体管（三极管）的功能之一就是作为开关，利用其截止特性，实现开关功能。但是很多人并不能很好的理解三极管的开关功能，下面以8个实例图片，生动的阐述三极管作为开关的功能。

<strong>01、低边开关</strong>

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-09/wen_zhang_/100052645-106284-1.p…; alt=“” width="600"></center>

<strong>02、高边开关</strong>

随着电子设备升级换代的速度，大家对于电子设备性能的标准也愈来愈高，在某些电子设备的电路设计与研发中，不仅是开关电源电路中，也有在携带式电子设备的电路中都是会运用到性能更好的电子元器件 —— 场效应晶体管。

因此正确挑选场效应晶体管是硬件工程师常常碰到的难点之一，也是极其重要的一个环节，场效应晶体管的挑选，有可能直接影响到一整块集成运放的速率和制造费，挑选场效应晶体管，可以从下列六大技巧下手。

<strong>1、沟道类型</strong>

挑选好场效应晶体管电子元件的第一步是取决选用N沟道或是P沟道场效应晶体管。在典型的功率使用中，当一个场效应晶体管接地，而负载接入到干线电压上时，该场效应晶体管就组成了低压侧开关。在低压侧开关中，应选用N沟道场效应晶体管，它是出自于对关闭或导通电子元件所要电压的考虑。当场效应晶体管接入到总线及负载接地时，就需要用高压侧开关。一般会在这一拓扑中选用P沟道场效应晶体管，这又是出于对电压驱动的考虑。

<strong>2、额定电压</strong>

三极管的电流放大作用应该算是模拟电路里面的一个难点内容，下面就用这几个动画简单解释下为什么小电流I_b能控制大电流I_c的大小，以及放大电路的原理。

这里的三极管也叫双极型晶体管，在模电的放大电路和数电的简单逻辑电路里面都会用到。它有集电极c、基极b、发射极e、以及两个PN结：集电结和发射结。集电极面积比较大，基极厚度薄而且载流子浓度比较低。图1是个NPN型的三极管：

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-04/wen_zhang_/100048733-95029-1.jp…; alt=“图1：NPN型的三极管” width="600"></center><center><i>图1：NPN型的三极管</i></center>

三极管有静态和动态两种工作状态。未加信号时三极管的直流工作状态称为静态，此时各极电流称为静态电流，给三极管加入交流信号之后的工作电流称为动态工作电流，这时三极管是交流工作状态，即动态。

一个完整的三极管电路分析有四步：直流电路分析、交流电路分析、元器件和修理识图。

<strong>一、直流电路分析方法</strong>

直流工作电压加到三极管各个电极上主要通过两条直流电路：一是三极管集电极与发射极之间的直流电路，二是基极直流电路。

通过这一步分析可以搞清楚直流工作电压是如何加到集电极、基极和发射极上的。如图所示，是放大器直流电路分析示意图。对于一个单级放大器而言，其直流电路分析主要是图中所示的三个部分。

本文主要介绍三极管开关电路的导通和关断过程，以及怎么加快导通和关断的速度。

由于三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管（达林顿连接）。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2020-01/wen_zhang_/100047196-89099-1.pn…; alt=“” width="600"></center>

放大电路在电工电子电路中随处可见，因此掌握放大电路基础是非常有必要的。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-12/wen_zhang_/100046427-86096-1.pn…; alt=“” width="600"></center><center><i>电流负反馈偏置电路</i></center>

放大电路中，通常使用的是电流负反馈偏置电路，本文主要讲解偏置电路稳定工作原理。

<strong>一、元件介绍</strong>

b：三极管基极。
Ib：三极管基极电流。

c：三极管集电极。
Ic：三极管集电极电流。

e：三极管发射极。
Ie：三极管发射极电流。

Ub：三极管基极电压。
Ube：三极管基极发射极电压。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-11/wen_zhang_/100046035-84309-1.pn…; alt=“” width="600"></center>

这几种电路都可以在负载电阻RL上获得恒流输出。

第一种由于RL浮地，一般很少用。

第二种RL是虚地，也很少使用。

第三种虽然RL浮地，但是RL一端接正电源端，比较常用。

第四种是正反馈平衡式，是由于负载RL接地而受到人们的喜爱。

第五种和第四种原理相同，只是扩大了电流的输出能力。人们在使用中常常把电阻R2取的比负载RL大的多而省略了跟随器运放。这种电路也是对地负载。

后边两种是恒流源电路。

对比几种V/I电路，凡是没有三极管之类的单向器件，都可以实现交流恒流。加了三极管之后就只能做单向直流恒流了。

三极管是信号放大元件和电子开关元件。不过它还有一些特殊的用法，能够做成一些可独立使用的两端或三端器件，代替其它类型元件使用。

<strong>扩流</strong>

把一只小功率可控硅和一只大功率三极管组合，就可得到一只大功率可控硅，其最大输出电流由大功率三极管的特性决定（图1）。

图2为电容容量扩大电路。利用三极管的电流放大作用，将电容容量扩大若干倍。这种等效电容和一般电容器一样，可浮置工作，适用于在长延时电路中作定时电容。用稳压二极管构成的稳压电路虽具有简单、元件少、制作经济方便的优点，但由于稳压二极管稳定电流一般只有数十毫安，因而决定了它只能用在负载电流不太大的场合。

图3可使原稳压二极管的稳定电流及动态电阻范围得到较大的扩展，稳定性能可得到较大的改善。

<strong>代换</strong>

图4中的两只三极管串联可直接替代调光台灯中的双向触发二极管。

图5中的三极管可替代8V左右的稳压管。

图6中的三极管可替代30V左右的稳压管。

用于上述用途时，三极管的基极均不使用。

<strong>模拟</strong>

三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。

<strong>1、三颠倒，找基极</strong>

我们知道，三极管内部有两个PN结，三极管是PNP型还是NPN型的区别就是两个PN结的连接方式不同。

如图1所示是三极管及等效电路。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2019-09/wen_zhang_/100045347-81273-1.pn…; alt=“”></center><center><i>图1：三极管及等效电路</i></center>

测量三极管是要使用万用表的欧姆档，档位的选择可以是Rx100档位，也可以是Rx1k档位。

我们在做电路设计时，三极管和MOS管做开关用时有什么区别？

<strong>工作性质：</strong>

1、三极管用电流控制，MOS管属于电压控制。
2、成本问题：三极管便宜，MOS管贵。
3、功耗问题：三极管损耗大。
4、驱动能力：MOS管常用于电源开关，以及大电流开关电路。

实际上就是三极管比较便宜，用起来方便，常用在数字电路开关控制。

MOS管用于高频高速电路，大电流场合，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的地方。

一般来说低成本场合，普通应用的先考虑用三极管，不行的话再考虑MOS管。

实际上说电流控制慢，电压控制快这种理解是不对的。要真正理解双极晶体管和MOS晶体管的工作方式才能明白。三极管是靠载流子的运动来工作的，以NPN管射极跟随器为例，当基极加不加电压时，基区和发射区组成的pn结为阻止多子（基区为空穴，发射区为电子）的扩散运动，在此pn结处会感应出由发射区指向基区的静电场（即内建电场），当基极外加正电压的指向为基区指向发射区，基极外加电压产生的电场大于内建电场时，基区的载流子（电子）才有可能从基区流向发射区，此电压的最小值即pn结的正向导通电压（工程上一般认为0.7v）。