三极管的结构和工作原理及工作状态

三极管的结构和工作原理及工作状态
三极管是电子电路里重要组成部件，如果你是电子技术人员，需要对三极管无需做深入的学习。

作为汽车维修技术人员，虽然无需对三极管进行全面的学习和实践，但是需要理解三极管的基本画法、原理和作用。

将来在汽车电路及ECU中，出现三极管符合，能分析此三极管在此处的作用及代表的含义。

本站整理了三极管的作用、结构原理、画法、用法，对于从事汽车维修有重要的指导意义。

从二极管到三极管：三极管的结构
在学习二极管时，我们知道了本征半导体因为掺入杂质的不同而形成P型半导体和N型半导体；一块P型半导体和一块N型半导体接合，在结合面形成PN结，而一个PN结即构成一个二极管。

P型半导体和N型半导体组成的PN结即是一个二极管
三极管由三块P型或N型半导体组成，常见的有PNP 型三极管（即N型半导体在中间）和NPN型三极管（即P 型半导体在中间）；
三极管由三个区（基区、集电区和发射区）及相应的
三个引脚（基极、集电极和发射极）组成，依据这三个区的材料不同，分为PNP型三极管和NPN型三极管。

先以NPN型三极管说明：
NPN型三极管的结构和引脚图
b（B）表示基极，c（C）表示集电极，e（E）代表发射极，基区和发射区之间的PN称为发射结，基区和集电区之间的PN结称为集电结。

PNP型三极管的结构和引脚图
二以NPN型三极管说明三极管的工作原理和状态：
三极管的作用可以描述为：利用三极管的放大作用，用基极的小电流去控制集电极的大电流。

基极电流是谁提供的呢？注图中的可调电源VBB和可调电阻RB。

常提到三极管有三个工作状态：截止、放大和饱和。

如何判断三极管入于哪个工作状态呢？
第一个问题：基极电流如何计算？
实际上利用的是最基本的欧姆原理：电流等于电压除以电阻。

基极电流iB＝（VBB－0.6）/RB。

在这里，为什么要电压要用（VBB－0.6）呢？因为三极管的基极B和发射极E之间本身就是一个PN结，也即是一个二极管，如果对
于硅管，这0.6V就是这个PN结之间的导通电压降。

所以电阻RB上的电压只有（VBB－0.6）。

基极电流iB＝（VBB－0.6）/RB。

第二个问题：如何判断三极管是否截止？
还要回到三极管的作用：利用基极的小电流去控制集电极的大电流。

如果三极管没有基极电流，自然就没有了集电极电流，我们说三极管处于截止状态，所以当输入回路中基极电压VBB小于PN结的死区电压时，三极管处于截止状态。

第三个问题：如果有了基极电流，集电极电流如何计算，三极管是放大还是饱和导通状态？这个问题一直困扰了我很多年，当时一度怀疑欧姆定律在此不成立了。

现在想来，真是大错特错了。

先假设VBB为1.6V，RB为100欧姆，三极管基极和发射极之间PN结的电压降为0.6V，则基极电流为（1.6V-0.6V）/100，基极电流iB=0.01A；三极管的放大倍数β＝100；那么集电极电流等于基极电流乘以放大倍数；此时集电极电流与电压和电阻没有关系了！
为什么会饱和导通？依据上面提到的，集电极电流等于基极电流乘以放大倍数，并且集电极电流与电压和电阻没有关系了。

但是有一个问题，就是集电极电流最大能到多大，是不是随着基极电流增大，而成倍的增大。

不可能！因为集电极电流最大是：电压/电流；当达到这个最大电流时，即使基极电流再增大，集电极电流也不会再增大，此时三极管已不符合它的放大作用，我们将这一状态称为饱和导通状态。

所以三极管工作时有三个状态：
（1）截止状态：即没有基本电流，我们可以切断基本电路，或者使基极电压低于PN结的死区电压，没有基极电流；此时集电极和发射极之间相当于一个断开的开关，称为截止状态；
（2）放大状态：有了基极电流，在集电极电流达到最大之前，集电极电流等于基极电流乘以三极管的放大倍数，此时称三极管处于放大状态；
（3）饱和导通状态：增大基极电流以致于集电极电流达到最大后，集电极电流已不受基极电流控制。

三极管集电极和发射极之间相当于一个接通的开关，称为饱和导通状态。