三極管的工作狀態(tài)及應(yīng)用

李新

摘 要：半導(dǎo)體三極管是電子電路的重要元件，它在不同的外部條件下表現(xiàn)出不同的工作狀態(tài)，從而具有多種不同的功能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要闡述了三極管的工作狀態(tài)及其在不同狀態(tài)下的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：三極管 工作狀態(tài) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN32 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）03（b）-0106-01

半導(dǎo)體三極管是電子電路的重要元件，它在不同的外部條件下表現(xiàn)出不同的工作狀態(tài)，從而具有多種不同的功能，因此得到了廣泛的應(yīng)用。

1 三極管的工作狀態(tài)

三極管在電路中一般表現(xiàn)出三種工作狀態(tài)：截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和飽和狀態(tài)。

1.1 截止?fàn)顟B(tài)

當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，基極電流為零，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。實(shí)際上為了使三極管可靠地截止，常使UBE≤0，此時(shí)發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置狀態(tài)，[1]集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)。

1.2 放大狀態(tài)

當(dāng)三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，且加在發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，集電結(jié)反向偏置時(shí)，三極管處于放大狀態(tài)。這時(shí)基極電流的微小變化，會(huì)引起集電極電流的較大變化，三極管具有電流放大作用。

1.3 飽和狀態(tài)

當(dāng)三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，且加在發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，集電結(jié)也正向偏置時(shí)，三極管處于飽和狀態(tài)。這時(shí)基極電流較大，集電極電流也較大，但集電極電流不再隨著基極電流的變化而變化，三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。

2 三極管不同狀態(tài)下的應(yīng)用

2.1 三極管放大狀態(tài)下的應(yīng)用

三極管處于放大狀態(tài)時(shí)具有電流放大作用，利用這一特點(diǎn)，三極管常用在模擬放大電路中。

三極管對(duì)小信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大作用時(shí)，基本放大電路有三種不同的連接方式：共發(fā)射極接法、共基極接法和共集電極接法。

在共發(fā)射極接法中，常用的放大電路有固定式偏置電路、分壓式偏置電路和帶有射極電阻的固定式偏置電路。固定式偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)不太穩(wěn)定，受溫度的影響，輸出信號(hào)容易產(chǎn)生失真，故在實(shí)際中常采用分壓式偏置電路以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。電路如圖1所示。

共發(fā)射極接法放大電路因其電壓放大倍數(shù)比較高，而得到廣泛的應(yīng)用，在多級(jí)放大電路中，多用作中間級(jí)。

在共集電極接法中，負(fù)載接在發(fā)射極，輸出電壓從發(fā)射極輸出，因此，叫射極輸出器。因輸出電壓與輸入電壓同相，輸出信號(hào)跟隨輸入信號(hào)的變化而變化，因此，射極輸出器又稱為射極跟隨器或電壓跟隨器。射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)略小于1，沒(méi)有電壓放大作用，但有一定的電流放大作用和功率放大作用。在多級(jí)放大電路中，射極輸出器作為輸入級(jí)可減輕信號(hào)源的負(fù)擔(dān)，作為輸出級(jí)可提高放大電路的帶負(fù)載能力，作為中間級(jí)起阻抗變換作用，使前后級(jí)共發(fā)射極放大電路阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的最大功率傳輸。[2]

在共基極接法中，交流信號(hào)從發(fā)射極輸入，從集電極輸出。該電路沒(méi)有電流放大作用，但具有電壓放大作用，而且其頻率特性比較好，一般多用于高頻或?qū)掝l帶放大電路及恒流源電路。

2.2 三極管截止和飽和狀態(tài)下的應(yīng)用

三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)，處于飽和狀態(tài)時(shí)相當(dāng)于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)，利用這種開(kāi)關(guān)特性，三極管常用在數(shù)字電路中。

在穩(wěn)定狀態(tài)下，三極管只能工作在飽和區(qū)或截止區(qū)，它的輸出端要么處于高電位，要么處于低電位，即要么有信號(hào)輸出，要么無(wú)信號(hào)輸出。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于三極管需要頻繁地在斷開(kāi)和閉合狀態(tài)之間進(jìn)行切換，因此為了提高開(kāi)關(guān)速度，常使三極管工作在淺飽和區(qū)狀態(tài)。

三極管的開(kāi)關(guān)特性常見(jiàn)的具體應(yīng)用有：用于彩色電視機(jī)、通信設(shè)備的開(kāi)關(guān)電源；用于驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管、蜂鳴器、繼電器等器件；用于彩色電視機(jī)行輸出管；用于開(kāi)關(guān)電路、高頻振蕩電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、脈沖電路、低頻功率放大電路、電流調(diào)整等；在冶金、機(jī)械、紡織等工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，光電開(kāi)關(guān)可作指示信號(hào)，指示加工工件是否存在或存在的位置。[3]

開(kāi)關(guān)三極管因其壽命長(zhǎng)、安全可靠、沒(méi)有機(jī)械磨損、開(kāi)關(guān)速度快、體積小等特點(diǎn)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

掌握了三極管的各種工作狀態(tài)，了解了三極管的基本應(yīng)用，在分析和設(shè)計(jì)更復(fù)雜電路時(shí)，就能靈活運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁明文，謝廣坤.電子技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2013：11.

[2] 李仁華，馮赟.電子技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2010：44.

[3] 于敏，李閩.三極管開(kāi)關(guān)特性探討[J].硅谷，2012（1）：24.endprint