三级管的原理

转自：http://blog.csdn.net/hoope/archive/2008/11/09/3262644.aspx

关于三极管你不需要从微观原理去探究它，对于使用者这完全没必要。
只要知道，当三极管的工作状态是处于放大区内时，三极管的集电极电流和基极电流基本上成固定的比例关系，三极管的所谓放大功能，实际就是依靠这种固定的比例关系通过一个小的电流（基极电流去控制一个较大的电流（集电极电流）。

三极管原理

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。

但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。

放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。

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。

如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。

饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。

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。

你后面的那些关于饱和区、截止区的比喻描述的有点问题，但是你肯定是知道这些原理的，呵呵。
引用你的比喻，我修改一下吧：

截止区：应该是那个小的阀门开启的还不够(Ube<Uon），不能打开打阀门，这种情况是截止区。

饱和区：应该是小的阀门开启的太大了（Ube>Uce>Uon)，以至于大阀门里放出
的水流已经到了它极限的流量，这时候，你增大 小阀门的开启程度（增大Ib)，从大阀门里流出的水流量不再增大（Ic不变）；但是 你关小 小阀门（降低Ube直至Ube<Uce)的话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。

线性区：就是水流处于可调节的状态。

击穿区：比如有水流存在一个水库中，水位太高（相应与Vce太大），导致有缺口产生，水流流出。而且，随着小阀门的开启，这个击穿电压变低，就是更容易击穿了。

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术语说明
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一、三极管 
三极管是两个PN结共居于一块半导体材料上，因为每个半导体三极管都有两个PN结，所以又称为双极结晶体管。 
三极管实际就是把两个二极管同极相连。它是电流控制元件，利用基区窄小的特殊结构，通过载流子的扩散和复合，实现了基极电流对集电极电流的控制，使三极管有更强的控制能力。按照内部结构来区分，可以把三极管分为PNP管和NPN管，两只管按照一定的方式连接起来，就可以组成对管，具有更强的工作能力。如果按照三极管的功耗来区别，可以把它们分为小功率三极管、中功率三极管、大功率三极管等。 

二、作用与应用 
三极管具有对电流信号的放大作用和开关控制作用。所以，三极管可以用来放大信号和控制电流的通断。在电源、信号处理等地方都可以看到三极管，集成电路也是由许多三极管按照一定的电路形式连接起来，具有某些用途的元件。三极管是最重要的电流放大元件。

三、三极管的重要参数

1、β值 
           β值是三极管最重要的参数，因为β值描述的是三极管对电流信号放大能力的大小。β值越高，对小信号的放大能力越强，反之亦然；但β值不能做得很大，因为太大，三极管的性能不太稳定，通常β值应该选择30至80为宜。一般来说，三极管的β值不是一个特定的指，它一般伴随着元件的工作状态而小幅度地改变。

2、极间反向电流 
         极间反向电流越小，三极管的稳定性越高。

3、三极管反向击穿特性： 
        三极管是由两个PN结组成的，如果反向电压超过额定数值，就会像二极管那样被击穿，使性能下降或永久损坏。

4、工作频率 
        三极管的β值只是在一定的工作频率范围内才保持不变，如果超过频率范围，它们就会随着频率的升高而急剧下降。 

四、分类 
        按放大原理的不同，三极管分为双极性三极管(BJT,Bipolar Junction Transistor )和单极性（MOS/MES型: Metal-Oxide-Semiconductor or MEtal Semiconductor）三极管。BJT中有两种载流子参与导电，而在MOS型中只有一种载流子导电。BJT一般是电流控制器件，而MOS型一般是电压控制器件。

五,使用

搞数字电路的使用三极管大都当开关用，只要保证三极管工作在饱和区和截止区就可以啦！

测判三极管的口诀 
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。 

一、 三颠倒，找基极 

大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和等效电路。 

测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×100或R×1k挡位。图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。由图可见，红表笔所连接的是表内电池的负极，黑表笔则连接着表内电池的正极。 

假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型，也分不清各管脚是什么电极。测试的第一步是判断哪个管脚是基极。这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻，观察表针的偏转角度；接着，再取1、3两个电极和2、3两个电极，分别颠倒测量它们的正、反向电阻，观察表针的偏转角度。在这三次颠倒测量中，必然有两次测量结果相近：即颠倒测量中表针一次偏转大，一次偏转小；剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小，这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。 

二、 PN结，定管型 
找出三极管的基极后，我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。将万用表的黑表笔接触基极，红表笔接触另外两个电极中的任一电极，若表头指针偏转角度很大，则说明被测三极管为NPN型管；若表头指针偏转角度很小，则被测管即为PNP型。 

三、 顺箭头，偏转大 

找出了基极b，另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。 

(1) 对于NPN型三极管，穿透电流的测量电路如图3所示。根据这个原理，用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec，虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”)，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。 

(2) 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致，所以此时黑表笔所接的一定是发射极e，红表笔所接的一定是集电极c(参看图1、图3可知)。 

四、 测不出，动嘴巴 

若在“顺箭头，偏转大”的测量过程中，若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时，就要“动嘴巴”了。具体方法是：在“顺箭头，偏转大”的两次测量中，用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部，用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b，仍用“顺箭头，偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。其中人体起到直流偏置电阻的作用，目的是使效果更加明显。 

半导体三极管的分类 
半导体三极管亦称双极型晶体管，其种类非常多。按照结构工艺分类，有PNP和NPN型；按照制造材料分类，有锗管和硅管；按照工作频率分类，有低频管和高频管；一般低频管用以处理频率在3MHz以下的电路中，高频管的工作频率可以达到几百兆赫。按照允许耗散的功率大小分类，有小功率管和大功率管；一般小功率管的额定功耗在1W以下，而大功率管的额定功耗可达几十瓦以上。常见的半导体三极管外型见图2.5.1。 

半导体三极管的主要参数 

共射电流放大系数β。β值一般在20～200，它是表征三极管电流放大作用的最主要的参数。