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通俗易懂的三极管工作原理
&本文就三极管的工作原理进行了简单介绍。
1、晶体三极管简介。晶体三极管是p型和n型半导体的有机结合，两个pn结之间的相互影响，使pn结的功能发生了质的飞跃，具有电流放大作用。晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。如图2-17所示。(用Q、VT、PQ表示)三极管之所以具有电流放大作用，首先，制造工艺上的两个特点：(1)基区的宽度做的非常薄;(2)发射区掺杂浓度高，即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。
2、晶体三极管的工作原理。
其次，三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V);(b)在C极和E极之间施加反向电压(此电压应比eb间电压较高);(c)若要取得输出必须施加负载。
图2-17 三极管的构造示意图
最后，当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下：
基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C极和E极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。
(2)基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时，由于C极和E极间施加了反向电压，所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因
而就没有集电极电流产生。
综上所述，在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是三极管的开关作用(开关特性)。
参见晶体三极管特性曲线2-18图所示：
图2-18 晶体三极管特性曲线
3、晶体三极管共发射极放大原理如下图所示：
A、vt是一个npn型三极管，起放大作用。
B、ecc 集电极回路电源(集电结反偏)为输出信号提供能量。
C、rc 是集电极直流负载电阻，可以把电流的变化量转化成电压的变化量反映在输出端。
D、基极电源ebb和基极电阻rb，一方面为发射结提供正向偏置电压，同时也决定了基极电流ib.
图2-19 共射极基本放大电路
E、cl、c2作用是隔直流通交流偶合电容。
F、rl是交流负载等效电阻。
交流通路：ui正端-cl-vtb-vtc-c2-rl-ui负端。
(1)在日常使用中采用两组电源不便，可用一组供电。
(2)为简化电路，用&UCC&的端点和&地&表示直流电源。
(3)把输入信号电压、输出信号电压和直流电源的公共端点称为&地&并用符号&A&表示，以地端作零电位参考。
画外音： 我们可以用水龙头与闸门放水的关系，来想象或者说是理解三极管的放大原理。其示意图如下图 2-20 所示：
图 2-20 三极管放大原理参考示意图
① 如图 2.20 (a)所示：当发射结无电压或施加电压在门限电压以下，相当于闸门关紧时，水未从水龙头底部通过水嘴流出来。此时， ec 之间电阻值无穷大，
ec 之间的电流处于截止状态，或者说是开关的 OFF 状态。
图 2-20 三极管放大原理参考示意图
② 如图 2.20 ( b )所示：当对发射结施加电压在门限电压范围时(以硅管 0.7V
左右为例)，相当于闸门松动一点点，从水龙头底部通过水嘴流出的水成滴答状态。此时， ec 之间的电阻值也下降了一点点。
图 2-20 三极管放大原理参考示意图
③ 如图 2.20 ( c )所示：当对发射结施加电压在 0.8V
时，相当于闸门已打开三分之一的状态时，水龙头底部已经可以有三分之一的水通过水嘴流出来了，此时， ec 之间的电阻值也下降了三分之一， ec
之间的电流处于调控或者说是放大状态。
图 2-20 三极管放大原理参考示意图
④ 如图 2.20 ( d )所示：当对发射结施加电压在 0.9V
时，相当于闸门已打开三分之二的状态时，水龙头底部已经可以有三分之二的水通过水嘴流出来了，此时， ec 之间的电阻值也下降了三分之二， ec
之间的电流处于调控或者说是放大状态。
图 2-20三极管放大原理参考示意图
⑤ 如图 2.20 ( e )所示：当对发射结施加电压在 1V 或者 1V
以上时，相当于闸门已完全打开的状态时，水龙头底部所有的水已经可以通过水嘴流出来了，此时， ec 之间的电阻值也下降为& 0 &，或者说很小，可以或略不计， ec
之间的电流处于饱和状态，或者说是开关的 ON 状态。
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三极管作为开关电路的工作原理
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请教下这个电路中两个三极管的工作原理是什么呢？
希望大虾不吝赐教，小弟多谢了！
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要把目标订的实现起来辛苦一点！
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是不是一个电平转换啊？
输入一个低电平，输出一个高电平。0------3V3和1-----0v什么意思，不太明白
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input和output在逻辑上恰好是“非”的关系。所以打算用两个三极管做为开关电路来实现。下面那个“0------3V3和1-----0v”请不要管他。
我看很多开关电路都是这样设计的，但是不是很清楚其中的工作原理，能解释下么，谢谢
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CCAV前十分钟：中国领导人都很忙，中十分钟：中国人民生活都很幸福．后十分钟：外国人在水深火热之中．
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回复 4楼 sivon 的帖子
根据三极管的特性，电流被放大了。
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U19A是5V电源开关（输出或不输出给OUTPUT），其余是控制这个开关的电路。
电路中漏画一个电阻（红圈），少了这个电阻开关可能会关不死。
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能讲讲具体原理么？当输入为0 或者1时候，相关节点具体是怎么工作的
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● 'INPUT'输入'0'
　→ 反相器U20A输出'1'
　→ 三极管Q1A导通
　→ 三极管U19A导通
　→ 5V向'OUTOUT'输出
● 'INPUT'输入'1'
　→ 反相器U20A输出'0'
　→ 三极管Q1A截止
　→ 三极管U19A截止
　→ 通向'OUTOUT'的5V被关断
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请问是不是也能增大输出电流啊？
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原帖由 sjl2001 于
16:20 发表
请问是不是也能增大输出电流啊？
　'INPUT'原本是个很弱的信号，带不动重负载，但经控制三极管之后变成了可以开关5V电源了，从这个意义上看就是“电流被放大”了。
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回复 11楼 仙猫 的帖子
我这么理解的，左边数第一个三极管，Ic=xIb（放大倍数不好打，就用x代替），第二个三极管也是同样的道理，所以电流就这么被放大了两次，所以电流就被放大了，这么理解对嘛？
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回复 7楼 仙猫 的帖子
是否三极管的结电容影响到开关信号的完整性，比如理想状况是方波,但顶端不平整，不能很好实现开关的功能。加入此电阻是为了消除结电容对开通关断的影响？或者等效为RC并联？
这里对输入信号的变化频率有没有要求？请不吝指教,谢谢！
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对输入信号的变化频率&&有要求
与 电子器件、电路 有关
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回复 12楼 sjl2001 的帖子
　Ic＝β×Ib，当三极管处于放大区时可以用这个式子算，但现在是开关状态，电路会限制Ic不会有β×Ib那么大。
　不过这也不失为另一种理解方法，即：如果电路参数凑准了，三极管确实能有这么大的电流放大倍数。
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原帖由 Ederdan 于
17:49 发表
是否三极管的结电容影响到开关信号的完整性，比如理想状况是方波,但顶端不平整，不能很好实现开关的功能。加入此电阻是为了消除结电容对开通关断的影响？或者等效为RC并联？
这里对输入信号的变化频率有没有要求？请 ...
　俺在7楼说要加的电阻不是出自对频率的考虑，而是要抑制Iceo，即基极开路时三极管的集电极电流。另外假如没有这个电阻，则当Q1A截止时U19A基极呈高阻态，很容易受干扰而误动作。
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回复 15楼 仙猫 的帖子
受教了，谢谢！
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原帖由 仙猫 于
14:34 发表
● 'INPUT'输入'0'
　→ 反相器U20A输出'1'
　→ 三极管Q1A导通
　→ 三极管U19A导通
　→ 5V向'OUTOUT'输出
● 'INPUT'输入'1'
　→ 反相器U20A输出'0'
　→ 三极管Q1A截止
　→ 三极管U19A截止
　→ 通 ...
谢谢，能不能更加具体点，两个三极管上的每个极的电压是多少
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原帖由 仙猫 于
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　俺在7楼说要加的电阻不是出自对频率的考虑，而是要抑制Iceo，即基极开路时三极管的集电极电流。另外假如没有这个电阻，则当Q1A截止时U19A基极呈高阻态，很容易受干扰而误动作。
俺有两个问题，盼仙猫详述：1.加电阻如何能抑制Iceo&&2.无电阻，基极呈高阻态，很容易受干扰而误动作，请举例什么样的干扰会产生什么样的误动作
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假如电阻值不是取得很离谱的话
原帖由 sivon 于
12:07 发表
谢谢，能不能更加具体点，两个三极管上的每个极的电压是多少
①．5V电源被切断时
　U19A：Ve=5V，Vb=5V（b-e间须跨接电阻），Vc=0V（假设不是空载）—— 截止
　Q1A： Ve=0V，Vb≒0V，Vc=5V —— 截止
②．5V电源向OUTPUT输出时
　U19A：Ve=5V，Vb=5V-0.7V=4.3V，Vc=4～4.8V（随负载电流变动）—— 导通
　Q1A： Ve=0V，Vb=0.7V，Vc=0.2～0.3V —— 导通
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逛了这许久，何不进去瞧瞧？BJT开关工作原理及作用 - 电子技术 - 电工之家
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BJT开关工作原理及作用
时间: 18:07
来源:电工之家
作者:编辑部
【摘要】BJT的开关工作原理： 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方......
BJT的开关工作原理：
对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。
假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。
所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。
如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。
在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。
如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。
如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是三极管中的截止区。
如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。
如果有水流存在一个水库中，水位太高(相应与Uce太大)，导致不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。PN结的击穿又有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过PN结容许的耗散功率，直至PN结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可逆的，当加在PN结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压低于5-6V的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于5-6V的稳压管，雪崩击穿为主。电压在5-6V之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数最好，这就是为什么许多电路使用5-6V稳压管的原因。
在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。
而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。比如用外界三极管驱动数码管时，确实会对单片机管脚输出电流进行一定程度的放大，从而使电流足够大到可以驱动数码管。但此时三极管并不工作在其特性曲线的放大区，而是工作在开关状态(饱和区)。当单片机管脚没有输出时，三极管工作在截止区，输出电流约等于0。
在制造三极管时，要把发射区的N型半导体电子浓度做的很大，基区P型半导体做的很薄，当基极的电压大于发射极电压(硅管要大0.7V，锗管要大0.3V)而小于集电极电压时，这时发射区的电子进入基区，进行复合，形成Ie;但由于发射区的电子浓度很大，基区又很薄，电子就会穿过反向偏置的集电结到集电区的N型半导体里，形成Ic;基区的空穴被复合后，基极的电压又会进行补给，形成Ib。
理论记忆法：
当BJT的发射结和集电结均为反向偏置(VBE
当发射结和集电结均为正向偏置(VBE&0，VBC&0)时，调节RB，使IB=VCC / RC，则BJT工作在上图中的C点，集电极电流iC已接近于最大值VCC / RC，由于iC受到RC的限制，它已不可能像放大区那样随着iB的增加而成比例地增加了，此时集电极电流达到饱和，对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBS( )，而集电极电流称为集电极饱和电流ICS(VCC / RC)。此后，如果再增加基极电流，则饱和程度加深，但集电极电流基本上保持在ICS不再增加，集电极电压VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为BJT的饱和压降，它也基本上不随iB增加而改变。由于VCES很小，集电极回路中的c、e极之间近似于短路，相当于开关闭合一样。BJT的这种工作状态称为饱和。由于BJT饱和后管压降均为0.3V，而发射结偏压为0.7V，因此饱和后集电结为正向偏置，即BJT饱和时集电结和发射结均处于正向偏置，这是判断BJT工作在饱和状态的重要依据。下图示出了NPN型BJT饱和时各电极电压的典型数据。
由此可见BJT相当于一个由基极电流所控制的无触点开关。三极管处于放大状态还是开关状态要看给三极管基极加的电流Ib(偏流)，随这个电流变化，三极管工作状态由截止-线性区-饱和状态变化而变。BJT截止时相当于开关&断开&，而饱和时相当于开关&闭合&。NPN型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。