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三极管基础知识
一.三极管简介
-1.1.三极管的三个极
-1.2.三极管的典型用途
-1.3.三极管的主要参数
-1.4.三极管的符号
二.三极管的三种工作状态
-2.1.截止状态
-2.2.放大状态
-2.3.饱和状态
三.三极管分类
-3.1.按结构分类
-3.2.按材料分类
-3.3.按功能分类
-3.4.按功耗分类
四.三极管的选型
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三极管基础知识
一.三极管简介
-1.1.三极管的三个极
-1.2.三极管的典型用途
-1.3.三极管的主要参数
-1.4.三极管的符号
二.三极管的三种工作状态
-2.1.截止状态
-2.2.放大状态
-2.3.饱和状态
三.三极管分类
-3.1.按结构分类
-3.2.按材料分类
-3.3.按功能分类
-3.4.按功耗分类
四.三极管的选型
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# 三极管基础知识 ## 一.三极管简介<a name="三极管简介"></a> 三极管是最常用的电子元器件之一。三极管全称是“晶体三极管”，也被称作“晶体管”，是一种具有放大功能的半导体器件。常说的三极管一般指本征半导体三极管，即BJT（Bipolar Junction Transistor，双极性结型晶体管），通常用字母“Q”表示。 典型的三极管由三层半导体材料，有助于连接到外部电路并承载电流的端子组成。施加到三极管的任何一对端子的电流控制通过另一对端子的电流。  图1-1 三极管结构示意图 ### 1.1.三极管的三个极<a name="三极管的三个极"></a> 三极管的三个极指的是基极、集电极与发射极，如下图所示：  图1-2 三极管示意图 - **基极**：用于激活三极管。（名字的来源，最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上，而这种基材形成了底座连接。）基极通常用字母“B”表示。 - **集电极**：三极管的正极。（因为收集电荷载体）集电极通常用字母“C”表示。 - **发射极**：三极管的负极。（因为发射电荷载流子）发射机通常用字母“E”表示。 ### 1.2.三极管的典型用途<a name="三极管的典型用途"></a> 在模拟电路中经常利用三极管工作在线性区来做信号处理电流放大等，在数字电路中又会利用三极管工作在饱和区截止区来作为开关控制。作为开关使用，除了在数字电路中应用以外，还多用于电力电子中用作功率处理，常见有开关电源、逆变器等。 ### 1.3.三极管的主要参数<a name="三极管的主要参数"></a> 三极管的主要参数有电流放大系数、耗散功率、频率特性、集电极最大电流Icm、最大反向电压、反向电流等。 - 电流放大系数，分直流和交流放大系数。直流也叫做静态电流放大系数，是在静态无变化信号输入时，晶体管集电极电流IC与基极电流IB的比值，一般用HFE或β表示。交流也叫动态电流放大系数，指在交流状态下的HFE或β。 - 耗散功率，也叫集电极最大允许耗散功率PCM，是晶体管参数变化不超过规定允许值时的最大集电极耗散功率。它与晶体管的最高允许结温和集电极最大电流有密切关系，晶体管使用时，其实际耗散功率不允许超过PCM值，否则会造成晶体管因过载而损坏。PCM小于1W的叫小功率晶体管，1W<PCM<5W的叫中功率晶体管，大于5W的是大功率晶体管。 - 频率特性，晶体管的放大系数和工作频率有关，如果超过了工作频率，则会出现放大能力减弱甚至失去放大作用。晶体管的频率特性主要包括特征频率fT和最高振荡频率fM等。特征频率：当f=fT时,三极管完全失去电流放大功能。如果工作频率大于fT，电路将不正常工作。fT称作增益带宽积，即fT=βfo。若已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数，便可得出特征频率fT。随着工作频率的升高，放大倍数会下降。fT也可以定义为β=1时的频率。特征频率fT小于或者等于3MHz是低频管，大于或等于30MHz是高频管，大于3MHz小于30MHz是中频管。最高振荡频率fM是指三极管的功率增益降为1时所对应的频率，通常高频晶体管的最高振荡频率低于共基极截止频率fa，而特征频率fT则高于共基极截止频率fa。 - 集电极最大电流Icm，是晶体管集电极所允许通过的最大电流，当晶体管的集电极电流IC超过ICM时，晶体管的β值等参数将发生明显变化，影响其正常工作，甚至损坏。 - 最大反向电压，指晶体管在工作时允许施加的最高工作电压，它包括集电极-发射极反向击穿电压、集电极-基极反向击穿电压和发射极-基极反向击穿电压。 - 反向电流，包括集电极-基极之间的反向电流ICBO和集电极-发射极之间的反向击穿电流ICEO。ICBO也叫集电结反向漏电流，是当晶体管的发射极开路时，集电极与基极之间的反向电流，ICBO对温度较敏感，该值越小，说明晶体管的温度特性越好。ICEO是当晶体管的基极开路时，其集电极与发射极之间的反向漏电电流，也叫穿透电流。此值越小，说明晶体管的性能越好。 ### 1.4.三极管的符号<a name="三极管的符号"></a> 在电路图中，使用一些三极管符号来表示各种三极管，如图1-3至图1-4所示。  图1-3 NPN型三极管  图1-4 PNP型三极管 ## 二.三极管的三种工作状态<a name="三极管的三种工作状态"></a> 三极管的三种工作状态分别是截止状态、放大状态、饱和状态。 ### 2.1.截止状态<a name="截止状态"></a> 三极管的截止状态，这应该是比较好理解的，当三极管的发射结反偏，集电结反偏时，三极管就会进入截止状态。 这就相当于一个关紧了的水龙头，水龙头里的水是流不出来的。。  三极管工作原理-截止状态 截止状态下，三极管各电极的电流几乎为0，集电极和发射极互不相通。 ### 2.2.放大状态<a name="放大状态"></a> 当三极管发射结正偏，集电结反偏，三极管就会进入放大状态。 在放大状态下，三极管就相当于是一个受控制的水龙头，水龙头流出水流的大小受开关（基极）控制，开关拧大一点，流出的水就会大一点。 也就是放大状态下，基极的电流大一点，集电极的电流也会跟着变大，并且Ic与Ib存在一定比例关系，Ic = βIb，β是直流电流放大系数，表示三极管电流放大能力的大小。  ### 2.3.饱和状态<a name="饱和状态"></a> 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。 在饱和状态下，三极管集电极电流Ic的大小已经不受基极电流Ib的控制，Ic与Ib不再成比例关系。饱和状态下的三极管基极电流Ib变大时，集电极电流Ic也不会变大了，这就相当于水龙头的开关已经开得比较大了，开关再开大时，流出的水流也不会再变大了。  ## 三.三极管分类<a name="三极管分类"></a> 根据不同的分类方法，三极管有多种不同的分类。 ### 3.1.按结构分类<a name="按结构分类"></a> 按结构分类，三极管可以分为NPN三极管与PNP三极管。 ### 3.2.按材料分类<a name="按材料分类"></a> 按材料分类，三极管可以分为硅三极管（简称硅管）与锗三极管（简称锗管）。 ### 3.3.按功能分类<a name="按功能分类"></a> 按功能分类，三极管可以分为开关管、功率管、达林顿管、光敏管等。 ### 3.4.按功耗分类<a name="按功耗分类"></a> 按功耗分类，三极管可以分为小功率三极管、中功率三极管与大功率三极管。 ## 四.三极管的选型<a name="三极管的选型"></a> 在实际工作中选型三极管的时候，通常按照以下步骤： 1. 根据电路中三极管的用途选择三极管种类，比如NPN或者PNP管，硅管或者锗管，开关管或者功率管，小功率管或者大功率管等。 2. 根据电路原理计算所需要三极管的电流放大系数。 3. 根据电路原理计算所需要三极管的频率特性。 4. 根据电路原理计算所需要三极管的最大反向电压。 5. 根据电路原理计算所需要三极管的集电极最大电流Icm。 6. 对于中功率管与大功率管，还需要重点评估计算所需要三极管的耗散功率。
