一文講述三極管工作原理
發布時間： 2021-05-25 
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原標題：三極管工作原理
三極管，全稱應為半導體三極管，也稱為雙極晶體管和晶體三極管，是控制電流的半導體設備。其功能是將微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。三極管是半導體的基本部件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心部件。三極管是在一塊半導體基板上形成兩個相距很近的 PN結，兩個 PN結將整個半導體分為三部分，中間是基板，兩邊是發射區和集電區，以 PNP和 NPN為排列方式。那么三極管其工作原理分為理論原理和放大原理，這兩大三極管工作原理分別解析如下。
三極管工作原理
簡介：根據材料可分為晶體三極管(以下簡稱三極管)和硅晶三極管。每種又有 NPN和 PNP兩種結構形式，但最常用的是硅 NPN和鍺 PNP兩種三極管，其中， N代表負極(Negative，英文為 Negative)N型半導體在高純度硅中加入磷代替硅原子，在電壓刺激下產生自由電子導電，p是正極的意思(positive)加入硼代替硅，產生大量空洞有利于導電)。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
一、理論原理
對于NPN管，由兩個N型半導體之間夾著一個P型半導體構成，發射區和基礎區之間形成的PN結稱為發射結，集電區和基礎區形成的PN結稱為集電結。三條引線分別稱為發射極e （Emitter）、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如下圖所示
當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發射結處于偏差狀態，當c點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于偏差狀態，集電極電源Ec高于基極電源Eb。
在制造三極管時，有意識地使發射區的大多數載流子濃度大于基礎區，同時基礎區薄，并嚴格控制雜質含量。這樣，一旦接通電源后，由于發射結正偏，發射區的多數載流子（電子）及基區的多數載流子（空穴）很容易地越過發射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電子流。
由于基區很薄,加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電極電流Icn，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibn.根據電流連續性原理得：Ie=Ib+Ic
這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：β1=Ic/Ib；式中：β1--稱為直流放大倍數，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β= △Ic/△Ib；式中β--稱為交流電流放大倍數，由于低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。α1=Ic/Ie(Ic與Ie是直流通路中的電流大小)式中：α1也稱為直流放大倍數，一般在共基極組態放大電路中使用，描述了射極電流與集電極電流的關系。α =△Ic/△Ie；表達式中的α為交流共基極電流放大倍數。同理α與α1在小信號輸入時相差也不大。
對于兩個描述電流關系的放大倍數有以下關系，如下圖參考
三極管的電流放大作用實際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的較大變化。而且三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常通過電阻將三極管的電流放大作用轉變為電壓放大作用。
二、放大原理
（1）發射區向基區發射電子
電源Ub通過電阻Rb添加到發射結上，發射結正偏，發射區大部分載流子(自由電子)不斷越過發射結進入基礎區域，形成發射極電流Ie。與此同時，基區中的大多數載流子也向發射區擴散，但由于大多數載流子的濃度遠低于發射區中的載流子的濃度，因此可以認為發射結主要是電子流；
（2）基區中電子的擴散與復合
電子進入基礎區域后，首先在發射結附近密集，逐漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促進電子流在基礎區域向集電結擴散，被集電結電場拉入集電區域形成集電極電流Ic。還有一小部分電子(因為基區很薄)和基區的空穴復合，擴散電子流與復合電子流的比例決定了三極管的放大能力；
（3）集電區收集電子
由于集電結和反向電壓大，該反向電壓產生的電場力在阻止集電區電子向基礎區擴散的同時，將擴散到集電結附近的電子拉入集電區形成集電極主電流Icn。此外，集電區的少數載流子(空穴)也會產生漂移運動，流向基區形成反向飽和電流。Icbo表示，其值很小，但對溫度極其敏感。
以上內容主要介紹三極管兩大工作原理。
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標簽：三極管工作原理、什么是三極管工作原理、三極管工作原理介紹
三極管，全稱應為半導體三極管，也稱為雙極晶體管和晶體三極管，是控制電流的半導體設備。其功能是將微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。三極管是半導體的基本部件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心部件。三極管是在一塊半導體基板上形成兩個相距很近的 PN結，兩個 PN結將整個半導體分為三部分，中間是基板，兩邊是發射區和集電區，以 PNP和 NPN為排列方式。那么三極管其工作原理分為理論原理和放大原理，這兩大三極管工作原理分別解析如下。
三極管工作原理
簡介：根據材料可分為晶體三極管(以下簡稱三極管)和硅晶三極管。每種又有 NPN和 PNP兩種結構形式，但最常用的是硅 NPN和鍺 PNP兩種三極管，其中， N代表負極(Negative，英文為 Negative)N型半導體在高純度硅中加入磷代替硅原子，在電壓刺激下產生自由電子導電，p是正極的意思(positive)加入硼代替硅，產生大量空洞有利于導電)。兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
一、理論原理
對于NPN管，由兩個N型半導體之間夾著一個P型半導體構成，發射區和基礎區之間形成的PN結稱為發射結，集電區和基礎區形成的PN結稱為集電結。三條引線分別稱為發射極e （Emitter）、基極b (Base)和集電極c (Collector)。如下圖所示
當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發射結處于偏差狀態，當c點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于偏差狀態，集電極電源Ec高于基極電源Eb。
在制造三極管時，有意識地使發射區的大多數載流子濃度大于基礎區，同時基礎區薄，并嚴格控制雜質含量。這樣，一旦接通電源后，由于發射結正偏，發射區的多數載流子（電子）及基區的多數載流子（空穴）很容易地越過發射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電子流。
由于基區很薄,加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電極電流Icn，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibn.根據電流連續性原理得：Ie=Ib+Ic
這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：β1=Ic/Ib；式中：β1--稱為直流放大倍數，集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：β= △Ic/△Ib；式中β--稱為交流電流放大倍數，由于低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。α1=Ic/Ie(Ic與Ie是直流通路中的電流大小)式中：α1也稱為直流放大倍數，一般在共基極組態放大電路中使用，描述了射極電流與集電極電流的關系。α =△Ic/△Ie；表達式中的α為交流共基極電流放大倍數。同理α與α1在小信號輸入時相差也不大。
對于兩個描述電流關系的放大倍數有以下關系，如下圖參考
三極管的電流放大作用實際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的較大變化。而且三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常通過電阻將三極管的電流放大作用轉變為電壓放大作用。
二、放大原理
（1）發射區向基區發射電子
電源Ub通過電阻Rb添加到發射結上，發射結正偏，發射區大部分載流子(自由電子)不斷越過發射結進入基礎區域，形成發射極電流Ie。與此同時，基區中的大多數載流子也向發射區擴散，但由于大多數載流子的濃度遠低于發射區中的載流子的濃度，因此可以認為發射結主要是電子流；
（2）基區中電子的擴散與復合
電子進入基礎區域后，首先在發射結附近密集，逐漸形成電子濃度差，在濃度差的作用下，促進電子流在基礎區域向集電結擴散，被集電結電場拉入集電區域形成集電極電流Ic。還有一小部分電子(因為基區很薄)和基區的空穴復合，擴散電子流與復合電子流的比例決定了三極管的放大能力；
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由于集電結和反向電壓大，該反向電壓產生的電場力在阻止集電區電子向基礎區擴散的同時，將擴散到集電結附近的電子拉入集電區形成集電極主電流Icn。此外，集電區的少數載流子(空穴)也會產生漂移運動，流向基區形成反向飽和電流。Icbo表示，其值很小，但對溫度極其敏感。
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