三極管的倒置狀態(tài)分析

徐華茂

摘 要：在正常的工作狀態(tài)中，三極管電極處于較高電平，發(fā)射管則處于較低電平，這可以起到放大的效果，此時(shí)，電流是從集電極流入到發(fā)射極；處于倒置狀態(tài)時(shí)，發(fā)射極處于較高電平，此時(shí)則無法起到放大的效果，本文主要針對三極管的倒置狀態(tài)問題展開分析。

關(guān)鍵詞：三極管；倒置狀態(tài)；分析

我們常用的三極管就是指在兩個(gè)PN結(jié)共同作用下所形成的半導(dǎo)體元器件。三個(gè)電極在不同的電壓施加下兩個(gè)PN結(jié)所形成的狀態(tài)也是不同的，從而就確定了三極管所表現(xiàn)出的不同工作狀態(tài)。對于電子技術(shù)人員來說，必須要掌握三極管的特點(diǎn)與工作規(guī)律，平常所使用的三極管所包含的工作狀態(tài)有三種：截止、放大、飽和，上述三種狀態(tài)中都有相對應(yīng)的條件以及與特點(diǎn)，且各不相同。在實(shí)際的應(yīng)用中，除了上述三種工作狀態(tài)外還有第四種工作狀態(tài)，雖然在日常使用中第四種工作狀態(tài)不經(jīng)常使用，但是也是從事電子行業(yè)所必須了解的，這就是三極管的倒置狀態(tài)。

1 三極管倒置狀態(tài)介紹

在三極管中，若集電結(jié)位于正偏的位置，發(fā)射結(jié)位于反偏的位置，則這種狀態(tài)可以稱之為倒置狀態(tài)；若集電結(jié)位于正偏的位置，發(fā)射結(jié)同樣也位于正偏的位置，則稱之為飽和狀態(tài)；若集電結(jié)位于反偏的位置，發(fā)射結(jié)也位于反偏的位置，則可以稱之為倒截止?fàn)顟B(tài)；若集電結(jié)位于反偏的位置，而發(fā)射結(jié)位于正偏的位置，則稱之為放大狀態(tài)。

2 三極管倒置狀態(tài)分析

在實(shí)際使用中，若NPN這一類型的三極管內(nèi)所擁有的三個(gè)電極之間存在UE>UB>UC的電位關(guān)系時(shí)，這時(shí)三極管內(nèi)所擁有的兩個(gè)PN結(jié)其位置關(guān)系為be結(jié)反偏的狀態(tài)，而bc結(jié)則位于正偏的狀態(tài)，這種工作狀態(tài)就是所說的三極管“倒置”狀態(tài)。處于倒置工作狀態(tài)的三極管與處于放大狀態(tài)的三極管其工作原理具有極大的相似性，若bc結(jié)處于正偏時(shí)，在電極內(nèi)的集電區(qū)就會有電子發(fā)射出來，其中一些自由電子就會與空穴復(fù)合在基區(qū)結(jié)合形成基極電流，另外一部分電子就會被位于反偏位置的發(fā)射結(jié)進(jìn)行搜集最后變成發(fā)射極電流。三極管產(chǎn)生倒置狀態(tài)時(shí)會因?yàn)槿龢O管內(nèi)的搜集電極區(qū)含有較低的摻雜濃度，電子所產(chǎn)生和發(fā)射的量少，與此同時(shí)因受發(fā)射區(qū)面積小的影響，最后所搜集到的電子也就會很少，導(dǎo)致產(chǎn)生的電流也就很少，所以三極管不覺被放大的功能。當(dāng)三極管處于倒置狀態(tài)時(shí)β的參數(shù)是不大于1的。若將處于倒置狀態(tài)的三極管內(nèi)基極電流逐漸增加，倒置狀態(tài)下的三極管也跟著開始逐漸進(jìn)入飽和狀態(tài)，但因三極管內(nèi)的基極電流比較大，另外三極管內(nèi)所產(chǎn)生的導(dǎo)通壓降要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于正接時(shí)。

3 對三極管倒置放大的分析

位于倒置工作狀態(tài)下的三極管時(shí)，就好比是將發(fā)射極和集電極進(jìn)行調(diào)換使用，也就是說倒置狀態(tài)下三極管內(nèi)的發(fā)射極實(shí)際是集電極，而集電極實(shí)際就是發(fā)射極，處于倒置工作狀態(tài)下的三極管也一樣具備三種工作狀態(tài)。

但是倒置狀態(tài)下的三極管內(nèi)的等效集電極電流和基極電流的比值也就是β值相比正接時(shí)要少很多，所以倒置工作狀態(tài)下的三極管若想達(dá)到飽和區(qū)，就需要比正解時(shí)還要大很多的基極驅(qū)動(dòng)電流，但是處于倒置工作狀態(tài)的三極管內(nèi)管壓降相比正接時(shí)要小的很多。

4 倒置工作狀態(tài)下三極管的應(yīng)用

在TTL數(shù)字集成電路中通常使用的多為發(fā)射極三極管，若輸入達(dá)到高電平1 時(shí)，這時(shí)的三極管就是處于倒置工作狀態(tài)被運(yùn)用。倒置狀態(tài)下的三極管在被應(yīng)用時(shí)，三極管內(nèi)的兩個(gè)PN結(jié)所發(fā)生的偏置狀況與放大狀態(tài)下的三極管是相反的：發(fā)射結(jié)位于反向偏置的位置，而集電結(jié)則位于正向偏置的位置。所以，這時(shí)的集電結(jié)就由可能出現(xiàn)被燒毀的情況，同時(shí)發(fā)射結(jié)可能會出現(xiàn)被擊穿的情況。然而，處于倒置工作狀態(tài)下的三極管所產(chǎn)生的電壓β普遍都是比較小的，所以通常都不會出現(xiàn)被燒壞的狀況。

在對三極管內(nèi)三個(gè)電極進(jìn)行檢查判定時(shí)通常借助萬用表，而普遍采用“三顛倒”的方式確定基極，并進(jìn)而判定該三極管所屬的類型，但是要判定三極管內(nèi)的集電極和發(fā)射極時(shí)就需要借助三極管的倒置工作狀態(tài)。這里以NPN型三極管為例，另外萬用表選取歐姆檔然后進(jìn)行操作。具體操作步驟為：首先通過手指將基極和未知電極捏住，隨后將未知電極Y與萬用表上的黑表筆進(jìn)行連接，而X極則與萬用表上的紅筆相連，然后對表針偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行觀察。通過兩次對指針偏轉(zhuǎn)角度的比較，若指針出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)大的一次就代表著與黑表筆相連的就是集電極。采用這種判定方式，就是利用了三極管的放大和倒置狀態(tài)。

雖然在日常中使用倒置工作狀態(tài)的三極管情況很少，但是通過對倒置狀態(tài)三極管進(jìn)行分析，有助于電子初學(xué)者對三極管的正確使用，從而對電路故障進(jìn)行正確分析。

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