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什么是三极管
如果你觉得自己的电子基础不够牢靠和扎实,推荐你先学三极管以奠定你的电子设计能力。

如上图所示,这是一个TO-92封装的三极管(插件)。


上图是三极管的基本结构和电气图形符号。通过上图我们能够观察到,它内部是两个PN结。下面我们主要从工程角度去理解这么个三极管。图(a)所示的三极管,箭头从E极指向B极,称之为P管,即P型晶体管。图(b)所示的三极管,箭头从B极指向E极,称之为N管,即N型晶体管。无论是P型还是N型都是差不多的,这里主要讲讲N型三极管,N型三极管的图形符号如下图所示:

三极管有三根引脚:B是代表基极的、E是代表发射极的、C是代表集电极的。在正常一个电路中,我们一般情况下都是把E极接地的,B极接一个控制信号,C极接个负载,这个时候三极管作为开关状态下使用的。

三极管的特性
三极管是一个流控流型的晶体管。顾名思义,电流控制电流的。当BE之间流过一个电流的,如果C上是接电源的,那么CE之间也会流过一个电流的。

第一个特性流控特性。我们把BE之间流过的电流称之为Ib(基极电流),在C极(集电极)处,CE之间的电流称之为Ic。也就是说,Ib有电流的时候Ic也有电流,Ib没有电流的时候Ic也没有电流,也就是用Ib的电流来控制Ic的电流。

第二个特性放大功能。比如Ib上流过1mA的电流,那么在Ic上流过的电流是成倍于Ib上的电流放大,放大倍数90-100倍,即Ic=100Ib。这是由三极管自身的特性所决定的。

第三个特性当E极接地,如果Ib足够大,那么Ic就更加的大,这就预示着Rce之间的电阻就更加的小。因为电流越大,电阻就越小,小到我们近似的认为CE之间是短路的。那么Ib电流大到什么时候,我们认为CE之间是短路的呢?我们一般认为当Ib>=1mA的时候,Rce≈0,Vce≈0.3V。

第四个特性当Ib>=1mA,Vbe=0.7V。这时候我们认为这个三极管是完全打开的,起一个开关作用,Ic=100mA,Rce≈0,Vce≈0.3V,Vbe=0.7V。

第五个特性要想让三极管完全导通,必须要让Vbe两端加一个大于0.7V的电压,三极管才完全导通。如果Vbe两端的电压小于0.7V,那么三极管就没能完全导通,Ic的电流也就不会最大,Rce上就有电阻,而在Vce上就会产生一个分压。这个分压值就等效为一个电阻,随着Ib的增大,Vce就会越来越小。

这些是三极管很重要的特性。有了这些特性,我们就能够很好的分析电路,设计电路。

实例分析:线性电源——放大管
我们先分析一个简单的线性电源电路中三极管在其中的作用;之后再分析三极管作为开关管、控制管等等的电路;最后根据实际问题,灵活运用三极管的特性解决实际问题。首先掌握分析判断出这部分或这一模块电路实现什么功能;然后学会根据功能应用三极管设计电路。

分析电路,关键抓住三大要素:源(电源)、地、回路。如上图所示是一个5V的线性电源。我们来看,由于CB之间是不能够导通的,那么电流从12V的电压流出,流过1.8K的电阻R1,在流过5.6V的稳压管到地形成回路I。那么此时在电阻R1两端的电压差为6.4V,6.4/1.8=3.56mA,大于2mA。我们知道,当稳压管的负端向正端流过一个大于2mA的电流,那么在稳压管的两端就会出现一个稳定的电压,所以,这个稳压管就形成了5.6V的电压。 稳压管两端产生5.6V的电压,然后通过BE,通过负载R,形成上图所示的回路Ⅱ,那么就会产生Ib和Ic。当Ib增到大于1mA,能够使Vbe的电压大于0.7V,而实际上只要大于0.6V就可以了,这时候三极管就完全导通。因此在右上角就会形成一个5V的电压。这个5V电压的形成是由于Vbe上有一个0.6V的压降,5.6-0.6=5V,就形成这么一个5V的电压。完全导通时Rce就近似为0,此时CE短路,12V就会通过三极管完全过来,那么此时E点的电压就是12V。当E点为12V时,E点的电位就会超过B点的电位,这时候Vbe就小于0.6V,此时三极管就关闭了,Ib和Ic没有电流流过,这时E点的电压就会开始急剧下降,当下降到5V的时候,Vbe的电压又等于0.6V,三极管又完全导通了。这样周而复始,最后使E点电压稳定在5V。这个电路最终就形成一个负反馈的负载电路,也就是说这个接在E极上的负载R有负反馈作用,通过它的电压一会增,一会降来控制Ib和Ic,最终让E点电压稳定在5V。