Question

电子元器件之三极管

Answer 1

三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。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。

三极管 （也称晶体管）在中文含义里面只是对三个引脚的放大器件的统称，我们常说的三极管，如图所示的几种器件。

新研究发现，在晶体管电子流出端的衬底外，沉积一层对应材料，能形成一个半导体致冷P-N结构，因为N材料的电子能级低，P材料的电子能级高，当电子流过时，需要从衬底吸入热量，这就为晶体管核心散热提供一个很好的途径。因为带走的热量会与电流的大小成正比例，业内也称形象地把这个称为“电子血液”散热技术。根据添加新材料的极性位置不同，新的致冷三极管分别叫做N-PNP或NPN-P

三极管的工作原理

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 、基极b 和集电极c 。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。

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。

产品分类

a.按材质分: 硅管、锗管

b.按结构分: NPN 、 PNP。如图所示：

c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.

d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管

f.按结构工艺分：合金管、平面管

g.按安装方式:插件三极管、贴片三极管。

产品作用

晶体三极管具有电流放大作用，其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。这是三极管最基本的和最重要的特性。我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数，用符号“β”表示。电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值，但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

工作状态

截止状态

当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。

放大状态

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。

饱和导通

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。

如何判别三极管的工作状态

根据三极管工作时各个电极的电位高低，就能判别三极管的工作状态，因此，电子维修人员在维修过程中，经常要拿多用电表测量三极管各脚的电压，从而判别三极管的工作情况和工作状态。

放大电路

基本放大电路一般是指由一个三极管或场效应管组成的放大电路。从电路的角度来看，可以将基本放大电路看成一个双端口网络。放大的作用体现在如下方面：

1．放大电路主要利用三极管或场效应管的控制作用放大微弱信号，输出信号在电压或电流的幅度上得到了放大，输出信号的能量得到了加强。

2．输出信号的能量实际上是由直流电源提供的，只是经过三极管的控制，使之转换成信号能量，提供给负载。

Answer 2

三极管是一种常用的电子元器件，它具有放大和开关功能，被广泛应用于各种电子设备和电路中。
三极管由三个区域组成，分别是发射极、基极和集电极。根据材料的不同，三极管可以分为NPN型和PNP型两种。
NPN型三极管：发射极为N型材料，基极为P型材料，集电极为N型材料。
PNP型三极管：发射极为P型材料，基极为N型材料，集电极为P型材料。
三极管的工作原理是基于PN结的正向和反向偏置。当三极管的发射极-基极间正向偏置时，形成发射结，电流从发射极流向基极，这时三极管处于放大状态。当发射极-基极间反向偏置时，形成截止状态，三极管不导电。
三极管可以用作放大器，将弱信号放大为较强的信号。它也可以用作开关，控制大电流的通断。在电子电路中，三极管常用于放大电路、开关电路、振荡电路、稳压电路等。
需要注意的是，三极管在使用时需要正确连接，避免过载和过热，以确保正常工作和长寿命。同时，选择合适的三极管型号和参数也是很重要的，以满足电路设计的要求。