摘要 晶体三极管三个区的工作状态特点可概括为以下三句话：三极管工作在饱和状态时发射结正偏，集电结也正偏；工作在放大状态时发射结正偏、集电结反偏；工作在截止状态时发射结反偏，集电结也反偏。晶体三极管是电子技术最基本、最重要的器件之一，也是模拟电子技术教学的重点内容。

　　关键词 三极管的结构；输出特性；工作状态；偏置条件

　　中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）77-0108-02

　　晶体三极管在电子线路中起到很大的作用，是其他元器不可替代的。在实际应用中有三种由三极管组成的放大电路，其中共发射极电路是三种基本电路中最常用的放大电路。首先了解晶体三极管的结构。

　　1三极管的结构与作用

　　1.1三极管的结构

　　晶体三极管的结构和类型：晶体三极管是半导体中的一个基本元器件，它在放大状态下有很强的电流放大能力，是电子电路中的最主要的元器件。三极管是由二个 PN结组成，这二个 PN结相距很近，两个相距较近的 PN结把整块半导体划分为三个依次是发射区、基区和集电区，根据组合方式的不同分为 PNP和 NPN两种，NPN型管射区内"发射"的是负电子，移动方向与电流方向是不同的，所以发射极方向指向外部；而PNP型管射区内发射出的是正电子，移动方向与电流方向是相同的，所以发射极方向指向内部。管型的不同在正向电压下的导通方向也不同，发射极方向指向代表着它的导通方向。

　　1.2 三极管的作用

　　1.2.1晶体三极管可以实现电流放大的作用

　　三极管实现电流放大作用的原理是：三极管能用基极电流的变化来控制集电极电流的变化，基极电流变化很小，导致集电极电流发生很大的变化。这也是三极管非常重要的特性。我们把集电极电流变化量与基极电流变化量的比值用符号“β”表示， 一般来说“β”是一个定值，但有时ΔIb也可能会有所改变。晶体三极管有以下三种状态：饱和状态、截止状态和放大状态。如果加在发射结的电压比 PN结的导通电压小，基极中无电流，集电极和发射极也都无电流，在电路中相当于一个断开的开关，三极管就不再有电流放大作用，即为三极管的截止状态。放大状态：如果加在发射结的电压比 PN结的导通电压大，并取值合适时，能达到管子的发射结正偏，集电结反偏，此时基极电流的较小变化导致了集电极电流的极大变化，体现了三极管具有很强的电流放大作用，可起到以较小电流控制较大电流，实现了三极管的电流放大，即为三极管的放大状态。饱和状态：如果三极管发射结正偏，集电结正偏，三极管进入了饱和区，饱和压降非常小，Ib控制不了 Ic，这时三极管就没有了电流放大能力，即为三极管的饱和状态。

　　三极管在三个不同的工作状态下，可实现三种不同的作用。它只有在电路中满足放大状态的条件才可以起到放大作用。

　　1.2.2三极管在电路中作为开关使用的特性

　　如果三极管工作在饱和状态或截止状态，它就起不了放大作用。三极管若处于饱和状态如同开关接通，若处于截止状态则如同开关断开，即为三极管的开关特性。

　　2 三极管的伏安特性曲线

　　三极管的伏安特性曲线是指三极管各极间电压和各极间电流关系曲线，它是三极管内部载流子运动规律的外部体现，我们在分析电子电路时主要看它的伏安特性曲线。用的最多的是三极管共射极电路输入、输出及开关特性。晶体三极管的伏安特性曲线是非线性的。三极管有三个电极，它的伏安特性曲线有二：输入特性及输出特性曲线。

　　三极管的输人特性曲线，是指在集电极和发射极之间的电压 vCE固定的条件下，测出的基极与发射极电压之间的电压 vBE和流过基极的电流 IB之间的关系曲线，如图2所示。这是NPN型硅管3DG4A的输人特性曲线。 VCE=0 V的输人特性，也就是将集电极与发射极短路的情况下，发射结与集电结两个二极管并联时的伏安特性曲线，一般三极管都工作在 VCE大于1 V的条件下，因而 vCE=OV的输入特性实际上并没有太多的实用价值。注意VCE=2v的输入特性曲线。

　　1）如上图示 IB=0的区域是它的死区，此时的电压约为0.6 v，此时管子开始导通，一般小功率硅管和锗管不同；2）由于集电极和发射极间的电压的改变对输入特性影响不大，集电极和发射极间的电压高于 I伏的输入特性曲线差别极小，因而输人特性曲线画出一根就可以了。如图2中3 DG4 A的输入特性曲线只用集电极和发射极间的电压为2 V的输入特性曲线，就可以代表了该电压值大于1伏的所有输入特性曲线。

　　3 输出特性曲线

　　晶体三极管的输出特性曲线，是指在基极电流不变时，集电极的电流与集电极和发射极之间的电压VCE的关系曲线。当集电极电流变化时，可对应不同的关系曲线，所以三极管共射极电路的输出特性关系曲线是族曲线，如上图3所示。

　　由输出特性图中画出了 IB固定在40、80、120、160、200的5条特性曲线，IB=0时的输出特性曲线和横轴很近。从输出特性曲线簇上可以看到，每条曲线都有上升弯曲和平行部分，各条曲线的上升部分很陡，几乎重合在一起，而平行部分按 IB的值从小到大，由下向上排列，反映了三极管不同的工作状态。我们知道三极管具有电流放大作用，但这种放大作用并不是在任何情况下都能实现的，当三极管各极上电压和电流发生变化时，它的工作状态就不同。三极管有饱和、截止、放大三种工作状态，和这三种工作状态相对应，可把三极管的输出特性曲线簇分为3个区域：

　　1）饱和区。三极管满足饱和状态的条件是，集电结正偏、发射结也正偏。饱和的特征是， UCE很低，IC不受IB控制，相当于集电结-发射结之间短路接通，三极管也失去放大作用。

　　由于集电结正偏，其内电场很弱，对到达基区的电子吸引力不大，这时即使增大IB， IC也几乎不增大，此时各线靠拢，表示IC不受IB影响。而IC受UCE影响很大， UCE稍有增大，从基区到集电区的电子也增加，因此IC随UCE增大而增大，这就是曲线的上升部分；

　　2）截止区即IB=0这根曲线与横轴之间的阴影部分。三极管处于截止状态的条件是，集电结反偏、发射结也反偏。从图中我们看到，当IB=0时， IC≠0，此时的IC叫穿电流ICEO，而且ICEO很小，它不受基极控制，与放大无关。因此截止状态的特征是IB≤0， IC≈0，相当于集电结-发射结之间断开，三极管失去放大作用。

　　有关三极管饱和与截止状态的运用，在这里不作为讨论的重点，我们以后在数字电路中还要讨论；

　　3）放大区指饱和区和截止区所夹的中间部分，特性曲线是一组间距近似相等的平行直线簇。三极管满足放大状态的条件是，发射结正偏，集电结反偏。当UCE大于某一数值后，集电结内形成了较强的电场，能够吸引到发射区扩散到基区绝大部分的电子，这些电子通过基区扩散到集电区。集电极电流主要由基极电流控制，集电极电流每增加一定数量，特性曲线就向上移一次，集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用的具体体现。利用输出特性曲线，只要知道三极管的IB、 IC、 UCE三个数值中的两个，就能很方便确定另一个数值。曲线越平坦，间距越均匀，表明三极管的放大线性越好，显然，在相同的ΔIB下， ΔIC越大β值越高。

　　由此可见晶体三极管在很多的电子电路中应用非常广泛，特别是它的放大功能和开关功能，这在现代电子电路中经常提到，本文从三极管的构成、作用和特性方面做了简单的分析和讨论，重点介绍了晶体管在放大电路作用及其能够实现放大的最基本的条件。

　　参考文献

　　[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：高等教育出版社.

　　[2]刘怀望.计算机电路基础（上）北京理工大学出版社.

　　[3]胡宴如.模拟电子线路.南京：高等教育出版社.

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