三极管的基本用法

三极管的基本用法

摘要：

三极管通常也称双极型晶体管（BJT），简称晶体管或三极管。三极管在电路中常用字母T来表示。因三极管内部的两个PN结相互影响，使三极管呈现出单个PN结所没有的电流放大的功能，开拓了PN结应用的新领域，促进了电子技术的发展。它的主要的应用是用作电流放大和开关。还能够做成一些可独立使用的两端或三端器件，把三极管的集电极断路和把集电极和基极短路可作为二极管来使用。关键词：三极管电流放大二极管

1 三极管的电流放大作用

三极管的最基本的一种应用，是把微弱的电信号加以放大，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,这是三极管最基本和最重要的特性。三极管的电流放大作用与三极管内部PN结的特殊结构有关。三极管犹如两个反向串联的PN结，如果孤立地看待这两个反向串联的PN结，或将两个普通二极管串联起来组成三极管，是不可能具有电流的放大作用的。具有电流放大作用的三极管，PN结内部结构的特殊性是：（1）为了便于发射结发射电子，发射区半导体的掺杂溶度远高于基区半导体的掺杂溶度，且发射结的面积较小。（2）发射区和集电区虽为同一性质的掺杂半导体，但发射区的掺杂溶度要高于集电区的掺杂溶度，且集电结的面积要比发射结的面积大，便于收集电子。（3）联系发射结和集电结

两个PN结的基区非常薄，且掺杂溶度也很低。上述的结构特点是三极管具有电流放大作用的内因。要使三极管具有电流的放大作用，除了三极管的内因外，还要有外部条件，三极管的发射结为正向偏置，集电结为反向偏置是三极管具有电流放大作用的外部条件，即对于NPN型三极管而言要满足Ue

2 放大器三种基本组态

利用BJT组成的放大电路，其中一个电极作为信号输入端，一个电极作为输出端，另一个电极作为输入，输出回路的共同端。根据共同端的不同，BJT可有三种连接方式,也叫三种组态：共发射极，共基极和共集电极接法。

2.1 共发射极放大电路

共射极放大电路以基极电流

i作为输入控制电流，用B i作为控制

B

电流的好处是信号源消耗的功率很小。共发射极电路主要研究的是集电极电流与基极电流之间的关系，

I= B I。由于c i>>B i，故共发射极

C

电路不但能得到电压放大，而且还可以得到电流放大，所以共射极电路是目前应用最广泛的一种基本组态。

共发射极放大电路的原理图如图1所示，待放大的输入电压Vi 通过电容

C加到BJT的发射结，从而引起基极电流B i的变化，B i的变1

b

化使集电极电流

i随之变化，c i的变化量在集电极电阻C R上产生压降，

c

集电极电压

v=C C V—c i C R，当c i的瞬时值增加时，C E v就要减小，C E v中

C E

的变化量经过电容

C传送到输出端成为输出电压0v。选择合适的电

b

2

路参数值，0v 的变化将比i v 大的多，从而达到放大的目的。

图1 共发射极基本放大电路

BJT 的基本特点是通过电流控制实现放大作用，但这种放大作用并不是在任何情况下都能实现的，如果静态工作点Q 过高，BJT 就会从放大转换为饱和，而Q 点过低时，BJT 又会从放大转化为截止。饱和现象的产生是由于工作点上移使C E v 减小到一定程度后，集电结收

集载流子的能力减弱，发射极发射有余，而集电极收集不足，这时使B I 增加，但C I 却不能增加即不服从C I = β B I 的规律了，在截止区的

时候BJT 如同工作在断开状态。因此在放大电路中要尽量避免工作到饱和区和截止区，以免产生饱和失真和截止失真，甚至失去放大作用。而在脉冲数字电路中可以利用BJT 工作在饱和，截止状态使BJT 作为一个可以控制的无触点开关。

共发射极放大电路的偏流是“固定”的（B I ≈Vcc/b R ）

，当更换管子或是环境温度变化引起管子参数变化时，电路的工作点往往会移动，甚至移动到不适合饿位置而使放大电路无法正常工作，为此必须要设计能够自动调整工作点位置的偏置电路，以使工作点能稳定在合适的位置，故引进了射极偏置电路，如图2所示。

图2 射极偏置电路 当温度上升时，C I （E I ）将增加，由于E I 的增加，在E R 上产生

的压降E I E R 也要增加，E I E R 的增加部分回送到基极-发射极回路去控

制B E V ，使外加于管子的B E V 减小，结果牵制了C I 的增加，从而使C I 基本恒定，利用的是反馈控制的原理。

2.2 共集电极电路

共集电极电路的输入电压加在基极和地即集电极之间，输出从发射极和集电极两端取出，因为是从发射极把信号输出去，所以共集电极电路又称为射极输出器。其原理图如图3所示。

图3 共集电极电路 共集电极电路的特点是：电压增益小于1而近似为1，输出电

压与输入电压同相，输入电阻高，输出电阻很低。它的输入电阻高可减小放大电路对信号源（或前级）所取的信号电流，同时由于它的输出电阻低，可减小负载变动对电压增益的影响，另它对电流有放大作用。由于它存在这些优点，在多级电子电路中，常用作中间级以隔离前后级之间的影响，常称为缓冲级，在电路中起着阻抗变换的作用。由于它具有较低的输出电阻以及较大的电流增益， 所以也常用作多级放大器的输出级。我们还可以采用复合管一进一步提高输入电阻，其等效输入电阻为1be r +1β2be r ，如图4中，由于T1，T2两管的工作电流

不同，所以他们的参数也有较大的差异。T1管的工作电流小，因而1β的值较低，为了克服这一缺点，有时在T1管的射极到共同端之间，外接一个数百千欧姆的电阻，以便让T1管的射极电流从此电阻漏过，从而可以调整T1管的Q 点，改善其性能，在继承电路中，常用电流源代替电阻。

图4 复合管电压跟随器 除了采用两个同类型的管子组成符合管外，还可以用两个不同类型的管子组成互补型复合管，如图5所示。