三極管是電子電路里重要組成部件,如果你是電子技術人員,需要對三極管無需做深入的學習。作為汽車維修技術人員,雖然無需對三極管進行全面的學習和實踐,但是需要理解三極管的基本畫法、原理和作用。將來在汽車電路及ECU中,出現三極管符合,能分析此三極管在此處的作用及代表的含義。本站整理了三極管的作用、結構原理、畫法、用法,對于從事汽車維修有重要的指導意義。
從二極管到三極管:三極管的結構
在學習二極管時,我們知道了本征半導體因為摻入雜質的不同而形成P型半導體和N型半導體;一塊P型半導體和一塊N型半導體接合,在結合面形成PN結,而一個PN結即構成一個二極管。
P型半導體和N型半導體組成的PN結即是一個二極管
三極管由三塊P型或N型半導體組成,常見的有PNP型三極管(即N型半導體在中間)和NPN型三極管(即P型半導體在中間);
三極管由三個區(基區、集電區和發射區)及相應的三個引腳(基極、集電極和發射極)組成,依據這三個區的材料不同,分為PNP型三極管和NPN型三極管。先以NPN型三極管說明:
NPN型三極管的結構和引腳圖
b(B)表示基極,c(C)表示集電極,e(E)代表發射極,基區和發射區之間的PN稱為發射結,基區和集電區之間的PN結稱為集電結。
PNP型三極管的結構和引腳圖
二 以NPN型三極管說明三極管的工作原理和狀態:
三極管的作用可以描述為:利用三極管的放大作用,用基極的小電流去控制集電極的大電流?;鶚O電流是誰提供的呢?注圖中的可調電源VBB和可調電阻RB。
常提到三極管有三個工作狀態:截止、放大和飽和。如何判斷三極管入于哪個工作狀態呢?
第一個問題:基極電流如何計算?
實際上利用的是最基本的歐姆原理:電流等于電壓除以電阻?;鶚O電流iB=(VBB-0.6)/RB。在這里,為什么要電壓要用(VBB-0.6)呢?因為三極管的基極B和發射極E之間本身就是一個PN結,也即是一個二極管,如果對于硅管,這0.6V就是這個PN結之間的導通電壓降。所以電阻RB上的電壓只有(VBB-0.6)?;鶚O電流iB=(VBB-0.6)/RB。
第二個問題:如何判斷三極管是否截止?
還要回到三極管的作用:利用基極的小電流去控制集電極的大電流。如果三極管沒有基極電流,自然就沒有了集電極電流,我們說三極管處于截止狀態,所以當輸入回路中基極電壓VBB小于PN結的死區電壓時,三極管處于截止狀態。
第三個問題:如果有了基極電流,集電極電流如何計算,三極管是放大還是飽和導通狀態?這個問題一直困擾了我很多年,當時一度懷疑歐姆定律在此不成立了?,F在想來,真是大錯特錯了。
先假設VBB為1.6V,RB為100歐姆,三極管基極和發射極之間PN結的電壓降為0.6V,則基極電流為(1.6V-0.6V)/100,基極電流iB=0.01A; 三極管的放大倍數β=100;那么集電極電流等于基極電流乘以放大倍數;此時集電極電流與電壓和電阻沒有關系了!
為什么會飽和導通?依據上面提到的,集電極電流等于基極電流乘以放大倍數,并且集電極電流與電壓和電阻沒有關系了。但是有一個問題,就是集電極電流最大能到多大,是不是隨著基極電流增大,而成倍的增大。
不可能!因為集電極電流最大是:電壓/電流;當達到這個最大電流時,即使基極電流再增大,集電極電流也不會再增大,此時三極管已不符合它的放大作用,我們將這一狀態稱為飽和導通狀態。
所以三極管工作時有三個狀態:
(1)截止狀態:即沒有基本電流,我們可以切斷基本電路,或者使基極電壓低于PN結的死區電壓,沒有基極電流;此時集電極和發射極之間相當于一個斷開的開關,稱為截止狀態;
(2)放大狀態:有了基極電流,在集電極電流達到最大之前,集電極電流等于基極電流乘以三極管的放大倍數,此時稱三極管處于放大狀態;
(3)飽和導通狀態:增大基極電流以致于集電極電流達到最大后,集電極電流已不受基極電流控制。三極管集電極和發射極之間相當于一個接通的開關,稱為飽和導通狀態。
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