三极管(PNP和NPN)原理全总结

三极管,全称半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。

以下是三极管(PNP和NPN)原理全总结:

一、基本结构与类型

结构:三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区。排列方式有PNP和NPN两种。

类型:根据PN结的组合方式,三极管主要分为NPN型和PNP型。

二、工作原理

电流控制三极管的工作原理基于小电流控制大电流的原则。当给三极管的基极加上一个小的电流时,可以在集电极上得到一个大的电流,并且集电极电流的变化量与基极电流的变化量成正比,即ΔIc = βΔIb,其中β为电流放大系数。

放大作用三极管具有电流放大作用,但其自身并不能把小电流变成大电流,而是起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供Ib、Ic和Ie这三个电流。

三、工作状态

三极管有三种工作状态:截止状态、放大状态和饱和状态。

  1. 截止状态

条件:发射结和集电结均反偏。

特点:Ib=0,Ic=0,Uce接近电源电压,相当于开关断开。                         

2.放大状态

条件:发射结正偏,集电结反偏。

特点:Ib对Ic有控制作用,Ic与Ib之间保持线性关系,即Ic=βIb,Uce大于0但小于电源电压。                                                                                                   

3.饱和状态

条件:发射结和集电结均正偏。

特点:Ib和Ic都很大,但Uce很小(接近于0),相当于开关闭合。此时,Ic几乎仅决定于Ib,而与Uce无关。

四、应用与功能

放大功能三极管最主要的功能是放大功能。通过控制输入信号的大小,三极管可以对电流进行放大,从而实现对信号的增强。这种放大功能被广泛应用于放大器、功率放大器等电路中。

开关功能三极管可以通过控制输入信号的高低电平,以实现对电路的开关控制。这种开关功能被广泛应用于逻辑门电路、计数器、计时器等电路中。

稳压功能三极管还具有稳压功能,可以用于稳定电压。通过调整三极管的工作状态,可以使电路的输出电压保持稳定。在稳压电源、电池充电器中应用较多。

五、电路连接方式

三极管构成放大器有三种电路连接方式:共射极放大器、共基极放大器和共集电极放大器。

共射极放大器发射极为公共端,基极为输入端,集电极为输出端。这是最常用的电路连接方式,具有电压和电流放大作用。

共基极放大器基极为公共端,发射极为输入端,集电极为输出端。这种连接方式具有高频特性好、输入电阻小等特点。

共集电极放大器集电极为公共端,基极为输入端,发射极为输出端。这种连接方式具有输入电阻高、输出电阻低等特点,常用于电压跟随器。

综上所述,三极管作为电子电路中的核心元件,具有广泛的应用和重要的功能。通过对其原理和工作状态的深入理解,可以更好地应用三极管于各种电子电路中。

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