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  • 三極管的結(jié)構(gòu)與工作原理和工作狀態(tài)
    • 發(fā)布時間:2021-02-23 14:20:58
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    三極管的結(jié)構(gòu)與工作原理和工作狀態(tài)
    三極管是電子電路里重要組成部件,如果你是電子技術(shù)人員,需要對三極管無需做深入的學(xué)習(xí)。作為汽車維修技術(shù)人員,雖然無需對三極管進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)和實踐,但是需要理解三極管的基本畫法、原理和作用。將來在汽車電路及ECU中,出現(xiàn)三極管符合,能分析此三極管在此處的作用及代表的含義。本站整理了三極管的作用、結(jié)構(gòu)原理、畫法、用法,對于從事汽車維修有重要的指導(dǎo)意義。
    從二極管到三極管:三極管的結(jié)構(gòu)
    在學(xué)習(xí)二極管時,我們知道了本征半導(dǎo)體因為摻入雜質(zhì)的不同而形成P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體;一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體接合,在結(jié)合面形成PN結(jié),而一個PN結(jié)即構(gòu)成一個二極管。
    三極管
    P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的PN結(jié)即是一個二極管
    三極管由三塊P型或N型半導(dǎo)體組成,常見的有PNP型三極管(即N型半導(dǎo)體在中間)和NPN型三極管(即P型半導(dǎo)體在中間);
    三極管由三個區(qū)(基區(qū)、集電區(qū)和發(fā)射區(qū))及相應(yīng)的三個引腳(基極、集電極和發(fā)射極)組成,依據(jù)這三個區(qū)的材料不同,分為PNP型三極管和NPN型三極管。先以NPN型三極管說明:
    三極管
    NPN型三極管的結(jié)構(gòu)和引腳圖
    b(B)表示基極,c(C)表示集電極,e(E)代表發(fā)射極,基區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的PN稱為發(fā)射結(jié),基區(qū)和集電區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。
    三極管
    PNP型三極管的結(jié)構(gòu)和引腳圖
    二 以NPN型三極管說明三極管的工作原理和狀態(tài):
    三極管
    三極管的作用可以描述為:利用三極管的放大作用,用基極的小電流去控制集電極的大電流?;鶚O電流是誰提供的呢?注圖中的可調(diào)電源VBB和可調(diào)電阻RB。
    常提到三極管有三個工作狀態(tài):截止、放大和飽和。如何判斷三極管入于哪個工作狀態(tài)呢?
    第一個問題:基極電流如何計算?
    實際上利用的是最基本的歐姆原理:電流等于電壓除以電阻?;鶚O電流iB=(VBB-0.6)/RB。在這里,為什么要電壓要用(VBB-0.6)呢?因為三極管的基極B和發(fā)射極E之間本身就是一個PN結(jié),也即是一個二極管,如果對于硅管,這0.6V就是這個PN結(jié)之間的導(dǎo)通電壓降。所以電阻RB上的電壓只有(VBB-0.6)?;鶚O電流iB=(VBB-0.6)/RB。
    第二個問題:如何判斷三極管是否截止?
    還要回到三極管的作用:利用基極的小電流去控制集電極的大電流。如果三極管沒有基極電流,自然就沒有了集電極電流,我們說三極管處于截止?fàn)顟B(tài),所以當(dāng)輸入回路中基極電壓VBB小于PN結(jié)的死區(qū)電壓時,三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。
    第三個問題:如果有了基極電流,集電極電流如何計算,三極管是放大還是飽和導(dǎo)通狀態(tài)?這個問題一直困擾了我很多年,當(dāng)時一度懷疑歐姆定律在此不成立了。現(xiàn)在想來,真是大錯特錯了。
    先假設(shè)VBB為1.6V,RB為100歐姆,三極管基極和發(fā)射極之間PN結(jié)的電壓降為0.6V,則基極電流為(1.6V-0.6V)/100,基極電流iB=0.01A; 三極管的放大倍數(shù)β=100;那么集電極電流等于基極電流乘以放大倍數(shù);此時集電極電流與電壓和電阻沒有關(guān)系了!
    為什么會飽和導(dǎo)通?依據(jù)上面提到的,集電極電流等于基極電流乘以放大倍數(shù),并且集電極電流與電壓和電阻沒有關(guān)系了。但是有一個問題,就是集電極電流最大能到多大,是不是隨著基極電流增大,而成倍的增大。
    不可能!因為集電極電流最大是:電壓/電流;當(dāng)達(dá)到這個最大電流時,即使基極電流再增大,集電極電流也不會再增大,此時三極管已不符合它的放大作用,我們將這一狀態(tài)稱為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
    所以三極管工作時有三個狀態(tài):
    (1)截止?fàn)顟B(tài):即沒有基本電流,我們可以切斷基本電路,或者使基極電壓低于PN結(jié)的死區(qū)電壓,沒有基極電流;此時集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于一個斷開的開關(guān),稱為截止?fàn)顟B(tài);
    (2)放大狀態(tài):有了基極電流,在集電極電流達(dá)到最大之前,集電極電流等于基極電流乘以三極管的放大倍數(shù),此時稱三極管處于放大狀態(tài);
    (3)飽和導(dǎo)通狀態(tài):增大基極電流以致于集電極電流達(dá)到最大后,集電極電流已不受基極電流控制。三極管集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于一個接通的開關(guān),稱為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
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