三極管的原理是什麼,怎麼用?

高and翔


三極管有截止區、放大區、飽和區三個工作區,可以用作信號放大或者開關控制

  • 讓三極管工作在放大區,可以用於電壓、電流的信號放大
  • 讓三極管工作在截止區和飽和導通區,可以用作開關控制

三極管電壓、電流信號放大

  • 能量是守恆的,不會無中生有,所謂的放大是需要有外部電源補充能量的。也可以理解為“小信號控制大信號”
  • 三極管工作在放大區時,Vc>Vb;Vb>Ve

  • 微弱電流信號(Ib)由三極管基極(B)流入
  • Ic=β*Ib;Ie=Ib+Ic;β為三極管的放大倍數
  • 放大後的信號Ut的能量其實是由系統電源提供的
以麥克風聲音放大為例:
麥克風得到微弱電信號進入三極管基極(b)後,集電極(c)輸出的信號就可以驅動喇叭發出聲音了,喇叭發出聲音的能量其實也是來源於電源。

三極管工作在截止區和飽和導通區

  • 三極管工作在飽和導通區可以用於驅動繼電器、小直流電機、LED等負載
  • 三極管飽和導通後Vb>Ve;Vb>=Vc;Ic將不再受Ib控制,負載可以以比較大的電流工作
  • 三極管截止後,負載將停止工作

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在工業電路板或變頻器中常常會見到三極管的存在,您認識它嗎?您會測量分辨它的好壞嗎?如果您覺得對測量工業電路板、變頻器中的三極管有疑問請您細心閱讀本文。想了解更多工業電路板、電梯電路板、變頻器等維修技術請關注頭條號/從零開始變頻器維修。


小編在此手把手教您如何測量工業電路板、變頻器中的三極管,首先跟大家講解如何判斷三極管每個引腳,否則,接入電路不但不能正常工作,還可能燒壞晶體管。己知三極管類型及電極,指針式萬用表判別晶體管好壞的方法如下: (1)測 NPN 三極管:將萬用表歐姆擋置 "R × 100" 或 "R × lk" 處,把黑表筆接在基極上,將紅表筆先後接在其餘兩個極上,如果兩次測得的電阻值都較小,再將紅表筆接在基極上,將黑表筆先後接在其餘兩個極上,如果兩次測得的電阻值都很大,則說明三極管是好的。 (2)測 PNP 三極管:將萬用表歐姆擋置 "R × 100" 或 "R × lk" 處,把紅表筆接在基極上,將黑表筆先後接在其餘兩個極上,如果兩次測得的電阻值都較小,再將黑表筆接在基極上,將紅表筆先後接在其餘兩個極上,如果兩次測得的電阻值都很大,則說明三極管是好的。


用數字萬用表測二極管的擋位也能檢測三極管的PN結,可以很方便地確定三極管的好壞及類型,但要注意,與指針式萬用表不同,數字式萬用表紅表筆為內部電池的正端。例:當把紅表筆接在假設的基極上, 而將黑表筆先後接到其餘兩個極上, 如果表顯示通〈硅管正向壓降在 0.6V 左右 ), 則假設的基極是正確的 , 且被測三極管為 NPN 型管。

小編利用本文手把手教您如何測量工業電路板、變頻器中的三極管電路板中的三極管進行測量方法,要想進一步精確測試可以使用晶體管圖示儀 ,它能十分清楚地顯示出三極管的特性曲線及電流放大倍數等。想了解更多工業電路板、電梯電路板、變頻器等維修技術請關注頭條號/從零開始變頻器維修。


從零開始變頻器維修


我是個殘疾人,16歲和師傅學修電器,沒啥文化,從修收音機開始,然後DVD、錄像機、功放機,電視機等,那時還是黑白的,當然沒有網絡電視,現在的技術發展很快,家用電器、工控設備、計算機及網絡、智能監控等都廣泛普及,和以前大不一樣了。對晶體管、集成電路略有了解,理論說不上,模擬、數字電路搞不太清,但知道觸發器、放大器等經典電路,師傅沒系統教過,動手能力還行,對三極管還算熟悉,主要是三大狀態,截止狀態,放大狀態和飽和導通狀態,瞭解這些狀態和輸出特性,會計算、判斷測量也就可以了,如果從半導體材料開始學,那我告訴你,這輩子你也只是個學生,這就是那些畢業的學生動手能力差的原因。不經過實踐,理論再好也是理論,不是搞研究的,(做研究工作的畢竟是少數人)沒啥必要。大學畢業又能咋的,到我們維修單位也只能重新學起。這行總比到工地搬磚舒服些,比擺弄鋼筋的師傅安全些。跟師傅邊幹邊學,認真些就能掌握。別輕易聽信那些理論家的忽悠,理論太深奧,永遠也學不完,掌握基本原理,夠用就行了。


生命之光


三極管是一種電流放大器件,一般是用來放大電流或者作為電子開關使用,我這裡主要以電子開關這種用法作一下原理說明以及用法。

對於NPN型三極管,作開關用法的三極管接法一般如下圖所示(先忽略參數)。

在輸入端給一個電壓3V後,三極管的基極就會有電流,我們可以通過調節電阻R1(這裡是10K),R2(這裡是4.7K)的大小來改變基極電流的大小。由於三極管基極與發射極間的壓降約為0.7V左右(上圖中為0.771V),因此電阻R2上的電流為0.7V/R2,即164uA,電阻R1上的電流為(Ui - 0.7)/R1,即223uA,R1上的電流減去R2上的電流就是三極管基極電流,即59uA。

當三極管的電流放大倍數為100時,三極管集電極的電流為放大倍數乘基極電流,即59uA x 100 = 5.9mA,因此1K的集電極電阻上的壓降為5.9mA x 1k = 5.9V。

由於集電極電阻與地間的電源電壓為9V,所以三極管集電極上的電壓為9V-5.9V=3.1V,三極管工作在放大區。

我們如果將集電極電阻從1K改到10k,看看這時會發生什麼情況。

按照前面說的,在三極管工作在放大區時,集電極電流應該是5.9mA,因此集電極電阻的壓降應該是5.9mA x 10k = 59V,但是電源只有9V,不可能會產生比電源電壓更大的壓降。就算是三極管集電極與發射極間的壓降為0V,集電極上的電流最大也只有0.9mA,相當於電流放大了15.3倍。由於這時三極管的集電極電壓接近於0V,如果把集電極與發射極想像成一個開關的話就像是該開關閉合了,如下圖所示。


當輸入的3V電壓變成0V後,由於基極電流變成0,集電極電流也為0,這時集電極電壓就是9V,相當於開關斷開,如下圖所示。

另外還可以通過減小基極電阻的方法使三極管工作在飽和區,這裡就不展開了。

這就是三極管工作在飽和區做電子開關的原理說明。

口口木的筆記 2019-3-13


口口木的筆記


一、什麼是三極管

三極管,全稱應為半導體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號, 也用作無觸點開關。三極管是電流放大器件,有三個極,分別叫做集電極C,基極B,發射極E。分成NPN和PNP兩種。

二、工作原理:(分析僅對於NPN型硅三極管)

1.電流放大

如上圖所示,我們把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發射極的,所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),並且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關係:集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極管的放大倍數(β一般遠大於1,例如幾十,幾百)。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間,這就會引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大後,導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的,那麼根據電壓計算公式U=R*I可以算得,這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來,就得到了放大後的電壓信號了。

2.偏置電路三極管在實際的放大電路中使用時,還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由於三極管BE結的非線性(相當於一個二極管),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產生(對於硅管,常取0.7V)。當基極與發射極之間的電壓小於0.7V時,基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小,如果不加偏置的話,這麼小的信號就不足以引起基極電流的改變(因為小於0.7V時,基極電流都是0)。如果我們事先在三極管的基極上加上一個合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那麼當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時,小信號就會導致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大並在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號範圍的要求,如果沒有加偏置,那麼只有對那些增加的信號放大,而對減小的信號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當輸入的基極電流變小時,集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時,集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。3.開關作用下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖,因為受到電阻Rc的限制(Rc是固定值,那麼最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大,不能使集電極電流繼續增大時,三極管就進入了飽和狀態。一般判斷三極管是否飽和的準則是:Ib*β〉Ic。進入飽和狀態之後,三極管的集電極跟發射極之間的電壓將很小,可以理解為一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用:當基極電流為0時,三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止),相當於開關斷開;當基極電流很大,以至於三極管飽和時,相當於開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態,那麼這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。4.工作狀態如果我們在上面這個圖中,將電阻Rc換成一個燈泡,那麼當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(大於流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數β),三極管就飽和,相當於開關閉合,燈泡就亮了。由於控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加,那麼燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。對於PNP型三極管,分析方法類似,不同的地方電流方向跟NPN的剛好相反,發射極上面那個箭頭方向也反了過來——變成朝裡的了。


電儀知識


三極管是一種控制電流的半導體器件,它的作用是把微弱信號放大,它是電流放大器件,但是在實際時候通常通過一個電阻將三極管的電流放大作用轉變為電壓放大作用,因此,只要電路參數設置合適,一般輸出電壓可以比輸入電壓高很多倍。它分為三個工作狀態,即截止狀態、放大狀態、飽和狀態。

我們經常說這個三極管是NPN型還是PNP型的,這是根據結構分類的方法,除了根據結構還可以根據材料分類有硅管、鍺管;根據功率分類有小、中、大功率管、根據頻率分類有高頻管、低頻管。

當Ib=0時, Ic→0 ,此時三極管處於截止狀態,相當於開關斷開;

當Ib>0時, Ib電流輕微的變化,會在Ic上幾十甚至幾百倍的放大倍數 ;

當Ib很大時,Ic變得很大時候,Ic無法隨著Ib的增大而增大,此時三極管失去了放大功能,相當於開關導通。

三極管一般主要有兩個作用:

第一個:三極管經常用於開關作用

如圖,以硅二極管導通電壓0.7V為例,只要Vb>0.7V即可使BE間導通,I/O輸出高電平時,三極管處於飽和狀態,此時發射結與集電結均為正偏置,ce兩級間相當“短路”,即呈“開”的狀態;當I/O輸出低電平時,三極管在截止狀態,發射結與集電結均為反偏置,此時相當於“斷開”,即呈“關”的狀態,這就是三極管在開關方面的作用。不過三極管這種作用一般都是小電流小電壓時候用。

第二個:三極管經常用於放大作用

三極管還有一個就是放大作用,一般的單片機輸出電流的能力有限,有時候直接驅動繼電器有些難,可以通過三極管來控制驅動繼電器。三極管的電流放大作用,基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。如下圖所示:

三極管還有其他作用,比如擴流作用、代換作用等。


電子電路設計


三極管放大最直觀明瞭例子是一個聲音模擬輸入被三極放大很多倍後輸出,這個放大的電流來自VDD,信號從積極耦合輸入,極點級做輸出,當有信號輸入時,積極這個內部開關有微弱變化,三極管內部也會按照信號強弱來導通極點級到發射級導通變化。



創客小禾


三極管的簡稱就是晶體三極管,有的叫晶體管、也有的叫半導體三極管,各有各的叫法。三極管是電子電路的重要元器件之一,它的製作過程採用光刻、擴散等工藝在同一塊半導體,比如硅片或者鍺片上通過參雜形成三個區兩個PN結,然後引出三個電極(管腳)。由兩個N區夾P區的三極管為NPN型三極管,由兩個P區夾N區得的三極管為PNP型三極管。


三極管的工作原理


假設拿個好的三極管,那麼就要創造外部條件來滿足三極管的工作。比如是NPN型三極管如上圖,此時需要在NPN型三極管的發射結加正向電壓,在集電結加反向電壓。此時,有Ube>0、Ubc<0,那麼只要用Ubb和Ucc電源來實現偏置就行。因為三極管只要基極有微小電流變化,集電極就會有β.Ib的電流變化,即Ic=βIb。因此,集電極輸出的電信號是遠大於基極的輸入電信號。這裡討論的只是三極管放大交流電信號的外部條件。

三極管內部載流子運動過程,發射區的電子向基區運動。



由上述提到發射接結加正向電壓,
電子的擴散運動增強而且是有序的擴散。於是發射區的自由電子就不斷的越過發射結這道牆進入基區。因此,形成了發射區電流IEN。發射區的電子跑到基區,發射區電子變少怎麼辦?此時電源UBB就給發射區補充電子,得到電流IE。但是擴散不僅僅只是發射區的電子跑到基區,同時也有基區的空穴也會越過發射結這道牆跑到發射區,形成電流IEP。這裡因為基區參雜濃度實在低,基區的空穴實在太少,因此IEP的電流被忽略掉,即有IE=IEN。又因為上面提到基區參雜濃度低,基區確實很薄,那麼發射區的電子越過發射結跑到基區,由於基區空穴太少,一部分跟基區的空穴複合,一部分又越過集電結跑到集電區。同時UBB又會不斷的向基區補充空穴,就有複合電流IBN。也是因為基區參雜濃度低,因此複合電子很少,那麼IBN是很小的,幾乎忽略。

由此說來,發射區的大部分電子最終都賴在集電區了。由於集電區的集電結加的是反向電壓,有利於少數非平衡的自由電子做漂移運動。此時,基區跑到集電結非平衡的少數電子就在電場力的作用下,幾乎越過集電結這道牆漂移至集電區形成集電極電流ICN。同時,由於集電區少數的空穴和基區的少數電子也要向對方做漂移運動,那麼形成反向飽和電流ICBO。由於ICBO小的可憐,幾乎忽略掉。最終根據共發射極NPN型三極管內部的運動分析得知,IE=IB+IC。


Talk工控小白


三極管工作中有三個狀態,截止狀態,放大狀態,飽和狀態。我們常利用三極管的截止狀態和飽和狀態來做無觸點開關,數字電路中常以三極管來做開關電路。模擬電路中常常利用三極管的放大狀態來進行信號的放大。如下圖


上圖中就是利用三極管構建的非門電路,當輸入端為高電平時,三極管進入飽和狀態,輸出端經過三極管接地,為低電平。當輸入端為低電平時,三極管進入截止狀態,輸出端電壓等於電源電壓,輸出為高電平。


如上圖,是利用三極管的放大原理構建的一個擴音器電路,圖中MIC為駐極體話筒,當對著話筒說話時,聲音信號經過話筒轉換為電信號,經過耦合電容和基極電阻加到三極管的基極,從而控制三極管的集電極電流做相同的變化,變化的集電極電流在集電極電阻R3上會產生幅度比輸入大的電壓信號,然後經過輸出端耦合電容至揚聲器,或者下一級放大電路進行放大。

本人才疏學淺,只能使用粗淺的語言來簡單介紹一下三極管,如有錯誤,望不吝賜教。


電子維修


晶體三極管是一種電流放大器件,它是利用基極電流對集電極電流的控制作用,把直流電的能量轉換為強大的集電極電流。晶體三極管放大過程實質上是一個以小控大、以弱控強的過程。


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