三极管原理

三极管原理是什么呢？不知道的小伙伴来看看小编今天的分享吧！

三极管的原理：

三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。

三极管的理论原理

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N是负极的意思（代表英文中Negative），N型半导体在高纯度硅中加入磷取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而P是正极的意思（Positive）是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结，而集电区与基区形成的PN结称为集电结，三条引线分别称为发射极e （Emitter）、基极b (Base)和集电极c (Collector)。如图1所示

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Eb。

在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电子流。

由于基区很薄，加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电极电流Icn，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibn。

根据电流连续性原理得：

Ie=Ib+Ic

这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：

β1=Ic/Ib

式中：β1--称为直流放大倍数，

集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：

β= △Ic/△Ib

式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。

α1=Ic/Ie(Ic与Ie是直流通路中的电流大小)

式中：α1也称为直流放大倍数，一般在共基极组态放大电路中使用，描述了射极电流与集电极电流的关系。

α =△Ic/△Ie

表达式中的α为交流共基极电流放大倍数。同理α与α1在小信号输入时相差也不大。

三极管的电流放大作用实际上是利用基极电流的微小变化去控制集电极电流的较大变化。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常通过电阻将三极管的电流放大作用转变为电压放大作用。

三极管的放大原理

1、发射区向基区发射电子

电源Ub经过电阻Rb加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子（自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。

2、基区中电子的扩散与复合

电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。

3、集电区收集电子

由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。

以上就是小编今天的分享了，希望可以帮助到大家。

二极管的主要作用

各种二极管的作用你都吃透吗？怎么正确使用二极管？

二极管是电子产品设计中最常用的电子元器件之一，二极管的种类有很多，应用在不同的场景中，它们的作用你都吃透了吗？

首先感谢大家的关注、转发、评论和点选，谢谢大家！

下面给大家深入的挖掘一下各种类型二极管的作用和典型应用，让大家在以后的设计中能正常的选用二极管。

• 整流二极管

整流二极管顾名思义就是整流用的，此类型二极管一般可以通过较大的电流，从100mA到十几A不等，反向漏电流很小，有比较好的反向阻断特性，也可以承受较高的反向电压，常用于交流电转直流电的整流电路中，也经常用于防反接电路中去。

基本上所有AC to DC的电源电路中都会用到整流电路，下图是最常见的全波整流电路

全波整流电路

为了防止正负极接反，我们也经常使用下图的防反接电路，当电源的正负极接反时电路就不能工作了，防止烧坏电路。

防反接电路

在开关电源应用中，由于开关电源的工作频率较高，一般都会在20KHz以上，这时候要用快速恢复整流二极管、超快恢复整流二极管或肖特基整流二极管，如下图的D2和D3位置

超快恢复整流二极管应用电路

• 开关二极管

顾名思义它的作用就是开关，这一类二极管开关时间比较短，一般用于开关和脉冲电路中。最常见就是用于续流电路，用于消除感性负载断电时产生的反向电动势。在感性的驱动电路都会用到此类二极管，如4148用于继电器驱动的电路，直流马达的驱动电路，电磁式蜂鸣器驱动电路。还可以用于限幅、钳位电路中去。

4148用于继电器驱动的电路

直流马达的驱动电路

电磁式蜂鸣器驱动电路

钳位电路

• 稳压二极管

又叫齐纳二极管，顾名思义就是用于稳压，稳压二极管有一个反向击穿特性，当二极管被反向电流击穿后，电流在很大范围内变化时，它的电压也会稳定在一定的范围内。

此类二极管经常应用于稳压电路，如下图的D5，特别注意的是，反向电流值要达到一定大小，反向击穿后才会有稳压特性哦。很多工程师在设计电路时，发现明明用了稳压管了，怎么电压不对呢？这时候就要检查一下反向电流是不是已经达到规格要求了。

稳压管应用电路

一些低端的电源、功耗要求不高场合也经常用稳压管做稳压电路

• 肖特基二极管

此类二极管最主要的特性是开频频率高，正向压降低，但它的反向耐压比较低，反向漏电流也比较大。

经常用于续流电路和高频低压大电流的整流电路中，也常用作保护二极管。

保护电路

• 瞬变抑制二极管（TVS）

由于其受大能量冲击时，内阻会瞬间变小，此类二极管常用于防止瞬间冲击、吸收浪涌、静电保护的保护电路中去。很多像USB口、I/O等对静电比较敏感的地方都会加入TVS以作保护。

TVS应用电路

TVS防浪涌保护电路

• 发光二极管

这个就不用多说了，大家都知道，通过电流就可以发光，常见的颜色有红、蓝、绿、白、黄等等。还可以红（R）绿（G）蓝（B）三个颜色的封装一起，通过PWM控制就可以得出五颜六色。

常规的发光二极管就不多说了，比较特别有

• 激光红外二极管

当电流达到一定的阀值时就会发单一波长的激光束，通常可以用于测距、通讯、医疗手术等

• 红外发光二极管

最常见的就是遥控器了，也可以用于通讯及各种安全保护装置

• 紫外光发光二极管

常用于验钞、美容、UV胶固化、杀菌清毒等

其它一些种类的二极管就很少用到了，欢迎大家批评指正，也欢迎大家在评论区留言讨论哦。

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