三极管的原理是什么,怎么用?

高and翔


三极管有截止区、放大区、饱和区三个工作区,可以用作信号放大或者开关控制

  • 让三极管工作在放大区,可以用于电压、电流的信号放大
  • 让三极管工作在截止区和饱和导通区,可以用作开关控制

三极管电压、电流信号放大

  • 能量是守恒的,不会无中生有,所谓的放大是需要有外部电源补充能量的。也可以理解为“小信号控制大信号”
  • 三极管工作在放大区时,Vc>Vb;Vb>Ve

  • 微弱电流信号(Ib)由三极管基极(B)流入
  • Ic=β*Ib;Ie=Ib+Ic;β为三极管的放大倍数
  • 放大后的信号Ut的能量其实是由系统电源提供的
以麦克风声音放大为例:
麦克风得到微弱电信号进入三极管基极(b)后,集电极(c)输出的信号就可以驱动喇叭发出声音了,喇叭发出声音的能量其实也是来源于电源。

三极管工作在截止区和饱和导通区

  • 三极管工作在饱和导通区可以用于驱动继电器、小直流电机、LED等负载
  • 三极管饱和导通后Vb>Ve;Vb>=Vc;Ic将不再受Ib控制,负载可以以比较大的电流工作
  • 三极管截止后,负载将停止工作

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在工业电路板或变频器中常常会见到三极管的存在,您认识它吗?您会测量分辨它的好坏吗?如果您觉得对测量工业电路板、变频器中的三极管有疑问请您细心阅读本文。想了解更多工业电路板、电梯电路板、变频器等维修技术请关注头条号/从零开始变频器维修。


小编在此手把手教您如何测量工业电路板、变频器中的三极管,首先跟大家讲解如何判断三极管每个引脚,否则,接入电路不但不能正常工作,还可能烧坏晶体管。己知三极管类型及电极,指针式万用表判别晶体管好坏的方法如下: (1)测 NPN 三极管:将万用表欧姆挡置 "R × 100" 或 "R × lk" 处,把黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。 (2)测 PNP 三极管:将万用表欧姆挡置 "R × 100" 或 "R × lk" 处,把红表笔接在基极上,将黑表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都较小,再将黑表笔接在基极上,将红表笔先后接在其余两个极上,如果两次测得的电阻值都很大,则说明三极管是好的。


用数字万用表测二极管的挡位也能检测三极管的PN结,可以很方便地确定三极管的好坏及类型,但要注意,与指针式万用表不同,数字式万用表红表笔为内部电池的正端。例:当把红表笔接在假设的基极上, 而将黑表笔先后接到其余两个极上, 如果表显示通〈硅管正向压降在 0.6V 左右 ), 则假设的基极是正确的 , 且被测三极管为 NPN 型管。

小编利用本文手把手教您如何测量工业电路板、变频器中的三极管电路板中的三极管进行测量方法,要想进一步精确测试可以使用晶体管图示仪 ,它能十分清楚地显示出三极管的特性曲线及电流放大倍数等。想了解更多工业电路板、电梯电路板、变频器等维修技术请关注头条号/从零开始变频器维修。


从零开始变频器维修


我是个残疾人,16岁和师傅学修电器,没啥文化,从修收音机开始,然后DVD、录像机、功放机,电视机等,那时还是黑白的,当然没有网络电视,现在的技术发展很快,家用电器、工控设备、计算机及网络、智能监控等都广泛普及,和以前大不一样了。对晶体管、集成电路略有了解,理论说不上,模拟、数字电路搞不太清,但知道触发器、放大器等经典电路,师傅没系统教过,动手能力还行,对三极管还算熟悉,主要是三大状态,截止状态,放大状态和饱和导通状态,了解这些状态和输出特性,会计算、判断测量也就可以了,如果从半导体材料开始学,那我告诉你,这辈子你也只是个学生,这就是那些毕业的学生动手能力差的原因。不经过实践,理论再好也是理论,不是搞研究的,(做研究工作的毕竟是少数人)没啥必要。大学毕业又能咋的,到我们维修单位也只能重新学起。这行总比到工地搬砖舒服些,比摆弄钢筋的师傅安全些。跟师傅边干边学,认真些就能掌握。别轻易听信那些理论家的忽悠,理论太深奥,永远也学不完,掌握基本原理,够用就行了。


生命之光


三极管是一种电流放大器件,一般是用来放大电流或者作为电子开关使用,我这里主要以电子开关这种用法作一下原理说明以及用法。

对于NPN型三极管,作开关用法的三极管接法一般如下图所示(先忽略参数)。

在输入端给一个电压3V后,三极管的基极就会有电流,我们可以通过调节电阻R1(这里是10K),R2(这里是4.7K)的大小来改变基极电流的大小。由于三极管基极与发射极间的压降约为0.7V左右(上图中为0.771V),因此电阻R2上的电流为0.7V/R2,即164uA,电阻R1上的电流为(Ui - 0.7)/R1,即223uA,R1上的电流减去R2上的电流就是三极管基极电流,即59uA。

当三极管的电流放大倍数为100时,三极管集电极的电流为放大倍数乘基极电流,即59uA x 100 = 5.9mA,因此1K的集电极电阻上的压降为5.9mA x 1k = 5.9V。

由于集电极电阻与地间的电源电压为9V,所以三极管集电极上的电压为9V-5.9V=3.1V,三极管工作在放大区。

我们如果将集电极电阻从1K改到10k,看看这时会发生什么情况。

按照前面说的,在三极管工作在放大区时,集电极电流应该是5.9mA,因此集电极电阻的压降应该是5.9mA x 10k = 59V,但是电源只有9V,不可能会产生比电源电压更大的压降。就算是三极管集电极与发射极间的压降为0V,集电极上的电流最大也只有0.9mA,相当于电流放大了15.3倍。由于这时三极管的集电极电压接近于0V,如果把集电极与发射极想像成一个开关的话就像是该开关闭合了,如下图所示。


当输入的3V电压变成0V后,由于基极电流变成0,集电极电流也为0,这时集电极电压就是9V,相当于开关断开,如下图所示。

另外还可以通过减小基极电阻的方法使三极管工作在饱和区,这里就不展开了。

这就是三极管工作在饱和区做电子开关的原理说明。

口口木的笔记 2019-3-13


口口木的笔记


一、什么是三极管

三极管,全称应为半导体三极管,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。三极管是电流放大器件,有三个极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。分成NPN和PNP两种。

二、工作原理:(分析仅对于NPN型硅三极管)

1.电流放大

如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话),并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。

2.偏置电路三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管,常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时,基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放大,而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。3.开关作用下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图,因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大,不能使集电极电流继续增大时,三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:当基极电流为0时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止),相当于开关断开;当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。4.工作状态如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。对于PNP型三极管,分析方法类似,不同的地方电流方向跟NPN的刚好相反,发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。


电仪知识


三极管是一种控制电流的半导体器件,它的作用是把微弱信号放大,它是电流放大器件,但是在实际时候通常通过一个电阻将三极管的电流放大作用转变为电压放大作用,因此,只要电路参数设置合适,一般输出电压可以比输入电压高很多倍。它分为三个工作状态,即截止状态、放大状态、饱和状态。

我们经常说这个三极管是NPN型还是PNP型的,这是根据结构分类的方法,除了根据结构还可以根据材料分类有硅管、锗管;根据功率分类有小、中、大功率管、根据频率分类有高频管、低频管。

当Ib=0时, Ic→0 ,此时三极管处于截止状态,相当于开关断开;

当Ib>0时, Ib电流轻微的变化,会在Ic上几十甚至几百倍的放大倍数 ;

当Ib很大时,Ic变得很大时候,Ic无法随着Ib的增大而增大,此时三极管失去了放大功能,相当于开关导通。

三极管一般主要有两个作用:

第一个:三极管经常用于开关作用

如图,以硅二极管导通电压0.7V为例,只要Vb>0.7V即可使BE间导通,I/O输出高电平时,三极管处于饱和状态,此时发射结与集电结均为正偏置,ce两级间相当“短路”,即呈“开”的状态;当I/O输出低电平时,三极管在截止状态,发射结与集电结均为反偏置,此时相当于“断开”,即呈“关”的状态,这就是三极管在开关方面的作用。不过三极管这种作用一般都是小电流小电压时候用。

第二个:三极管经常用于放大作用

三极管还有一个就是放大作用,一般的单片机输出电流的能力有限,有时候直接驱动继电器有些难,可以通过三极管来控制驱动继电器。三极管的电流放大作用,基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。如下图所示:

三极管还有其他作用,比如扩流作用、代换作用等。


电子电路设计


三极管放大最直观明了例子是一个声音模拟输入被三极放大很多倍后输出,这个放大的电流来自VDD,信号从积极耦合输入,极点级做输出,当有信号输入时,积极这个内部开关有微弱变化,三极管内部也会按照信号强弱来导通极点级到发射级导通变化。



创客小禾


三极管的简称就是晶体三极管,有的叫晶体管、也有的叫半导体三极管,各有各的叫法。三极管是电子电路的重要元器件之一,它的制作过程采用光刻、扩散等工艺在同一块半导体,比如硅片或者锗片上通过参杂形成三个区两个PN结,然后引出三个电极(管脚)。由两个N区夹P区的三极管为NPN型三极管,由两个P区夹N区得的三极管为PNP型三极管。


三极管的工作原理


假设拿个好的三极管,那么就要创造外部条件来满足三极管的工作。比如是NPN型三极管如上图,此时需要在NPN型三极管的发射结加正向电压,在集电结加反向电压。此时,有Ube>0、Ubc<0,那么只要用Ubb和Ucc电源来实现偏置就行。因为三极管只要基极有微小电流变化,集电极就会有β.Ib的电流变化,即Ic=βIb。因此,集电极输出的电信号是远大于基极的输入电信号。这里讨论的只是三极管放大交流电信号的外部条件。

三极管内部载流子运动过程,发射区的电子向基区运动。



由上述提到发射接结加正向电压,
电子的扩散运动增强而且是有序的扩散。于是发射区的自由电子就不断的越过发射结这道墙进入基区。因此,形成了发射区电流IEN。发射区的电子跑到基区,发射区电子变少怎么办?此时电源UBB就给发射区补充电子,得到电流IE。但是扩散不仅仅只是发射区的电子跑到基区,同时也有基区的空穴也会越过发射结这道墙跑到发射区,形成电流IEP。这里因为基区参杂浓度实在低,基区的空穴实在太少,因此IEP的电流被忽略掉,即有IE=IEN。又因为上面提到基区参杂浓度低,基区确实很薄,那么发射区的电子越过发射结跑到基区,由于基区空穴太少,一部分跟基区的空穴复合,一部分又越过集电结跑到集电区。同时UBB又会不断的向基区补充空穴,就有复合电流IBN。也是因为基区参杂浓度低,因此复合电子很少,那么IBN是很小的,几乎忽略。

由此说来,发射区的大部分电子最终都赖在集电区了。由于集电区的集电结加的是反向电压,有利于少数非平衡的自由电子做漂移运动。此时,基区跑到集电结非平衡的少数电子就在电场力的作用下,几乎越过集电结这道墙漂移至集电区形成集电极电流ICN。同时,由于集电区少数的空穴和基区的少数电子也要向对方做漂移运动,那么形成反向饱和电流ICBO。由于ICBO小的可怜,几乎忽略掉。最终根据共发射极NPN型三极管内部的运动分析得知,IE=IB+IC。


Talk工控小白


三极管工作中有三个状态,截止状态,放大状态,饱和状态。我们常利用三极管的截止状态和饱和状态来做无触点开关,数字电路中常以三极管来做开关电路。模拟电路中常常利用三极管的放大状态来进行信号的放大。如下图


上图中就是利用三极管构建的非门电路,当输入端为高电平时,三极管进入饱和状态,输出端经过三极管接地,为低电平。当输入端为低电平时,三极管进入截止状态,输出端电压等于电源电压,输出为高电平。


如上图,是利用三极管的放大原理构建的一个扩音器电路,图中MIC为驻极体话筒,当对着话筒说话时,声音信号经过话筒转换为电信号,经过耦合电容和基极电阻加到三极管的基极,从而控制三极管的集电极电流做相同的变化,变化的集电极电流在集电极电阻R3上会产生幅度比输入大的电压信号,然后经过输出端耦合电容至扬声器,或者下一级放大电路进行放大。

本人才疏学浅,只能使用粗浅的语言来简单介绍一下三极管,如有错误,望不吝赐教。


电子维修


晶体三极管是一种电流放大器件,它是利用基极电流对集电极电流的控制作用,把直流电的能量转换为强大的集电极电流。晶体三极管放大过程实质上是一个以小控大、以弱控强的过程。


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