Question

三极管基础

Answer 1

三极管是一种电流信号放大器件。
三极管是有源器件，正常工作需要外加电源。
给三极管输入小电流，能够得到几十、几百倍的输出电流。
像是一个水龙头，我们轻轻转动阀门，就可以控制很大的水压、水流。

如图，圆圈中的标志即是三极管的电路符号。它有三个引脚b-c-e（绿色字体），分别是基极 B ase，集电极 C ollector，发射极 E miter。
9013是一种三极管器件型号。
常见的低频小功率三极管型号有9012,9013，8050，8550……

电流放大特点体现为：I _C =β·I _B ，β是放大倍数。以及，I _E =I _B +I _C =(1+β)·I _B

图下的字符是器件封装名称，器件型号一般印刷在器件上。

结构决定性质。
先看三极管组成结构，以NPN型三极管为例：

NPN三极管由两片N型半导体夹着一片P型半导体组成，分别引出3个引脚：集电极Collector，基极Base，发射极Emitter（后文简称C、B、E）。
中间基区的P型很薄很薄且掺杂浓度低，下面发射区的N型比上面集电区的N型掺杂浓度高得多。这两个特点很重要。

由图可见，形成了两个方向相反的PN结（白色区域代表空间电荷区，红色箭头代表内电场方向）。所以，在C-E两个引脚间无论加哪个方向的电压都不会导通。

因基区较薄掺杂浓度低，扩展到基区的电子又很多，所以不会全部被空穴复合，多余的电子就会继续向电子浓度稍低的集电区扩散，同时也会受到B-C集电结的内电场作用，漂移到集电区。但是集电极和发射极之间不存在导电回路，便不会产生持续的电流。此时，如果在C-E间也施加正向电压，那么集电区收集到的电子会通过Vce电压泵的作用流向E极，便产生了持续电流。

要注意的是，此时V _Base ≈0.7V,如果集电极电位Vc较小，比如小于0.7V，那么集电结正偏，内电场被削弱，集电极收集电子的能力也变弱，电流很小。当V _C >V _B 时，集电结反偏，内电场被加强，收集电子能力增强，基区电子就会成功被吸入输出回路。

根据以上分析，便可以更加容易理解三极管的伏安特性曲线了，如下图：
横轴v _CE ，纵轴i _C 。
图中有多条平行曲线，分别对应于输入i _B 为100uA，80uA……0的情形。可以看到，在V _CE 比较大的时候，也就是放大区，随着i _B 的等比例增加，输出i _C 也是等比例增加的，放大倍数β=4mA/100uA=40倍

一般在信号放大电路中，我们使用三级管的放大区，利用i _C =β·i _B 。
有时候使用三极管的截止区，将三极管当做开关使用。

本文提到的三极管，叫做 BJT ，双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor）。双极Bipolar 的意思是这种器件的载流子有两种极性。和半导体不同，一般导体（金属）的载流子只有自由电子。
三极管有NPN和PNP两种，如果使其工作在放大区，都需要发射结正偏，集电结反偏。