三極管的工作狀態及應用

李新

摘 要：半導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出不同的工作狀態，從而具有多種不同的功能，因此得到了廣泛的應用。本文主要闡述了三極管的工作狀態及其在不同狀態下的應用。

關鍵詞：三極管 工作狀態 應用

中圖分類號：TN32 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0106-01

半導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出不同的工作狀態，從而具有多種不同的功能，因此得到了廣泛的應用。

1 三極管的工作狀態

三極管在電路中一般表現出三種工作狀態：截止狀態、放大狀態和飽和狀態。

1.1 截止狀態

當加在三極管發射結的電壓小于PN結的導通電壓時，基極電流為零，三極管處于截止狀態。實際上為了使三極管可靠地截止，常使UBE≤0，此時發射結和集電結均處于反向偏置狀態，[1]集電極和發射極之間相當于開關的斷開狀態。

1.2 放大狀態

當三極管的發射結正向偏置，且加在發射結的電壓大于PN結的導通電壓，集電結反向偏置時，三極管處于放大狀態。這時基極電流的微小變化，會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

當三極管的發射結正向偏置，且加在發射結的電壓大于PN結的導通電壓，集電結也正向偏置時，三極管處于飽和狀態。這時基極電流較大，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，集電極與發射極之間的電壓很小，相當于開關的導通狀態。

2 三極管不同狀態下的應用

2.1 三極管放大狀態下的應用

三極管處于放大狀態時具有電流放大作用，利用這一特點，三極管常用在模擬放大電路中。

三極管對小信號實現放大作用時，基本放大電路有三種不同的連接方式：共發射極接法、共基極接法和共集電極接法。

在共發射極接法中，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工作點不太穩定，受溫度的影響，輸出信號容易產生失真，故在實際中常采用分壓式偏置電路以穩定靜態工作點。電路如圖1所示。

共發射極接法放大電路因其電壓放大倍數比較高，而得到廣泛的應用，在多級放大電路中，多用作中間級。

在共集電極接法中，負載接在發射極，輸出電壓從發射極輸出，因此，叫射極輸出器。因輸出電壓與輸入電壓同相，輸出信號跟隨輸入信號的變化而變化，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略小于1，沒有電壓放大作用，但有一定的電流放大作用和功率放大作用。在多級放大電路中，射極輸出器作為輸入級可減輕信號源的負擔，作為輸出級可提高放大電路的帶負載能力，作為中間級起阻抗變換作用，使前后級共發射極放大電路阻抗匹配，實現信號的最大功率傳輸。[2]

在共基極接法中，交流信號從發射極輸入，從集電極輸出。該電路沒有電流放大作用，但具有電壓放大作用，而且其頻率特性比較好，一般多用于高頻或寬頻帶放大電路及恒流源電路。

2.2 三極管截止和飽和狀態下的應用

三極管處于截止狀態時相當于開關的斷開狀態，處于飽和狀態時相當于開關的導通狀態，利用這種開關特性，三極管常用在數字電路中。

在穩定狀態下，三極管只能工作在飽和區或截止區，它的輸出端要么處于高電位，要么處于低電位，即要么有信號輸出，要么無信號輸出。實際應用時，由于三極管需要頻繁地在斷開和閉合狀態之間進行切換，因此為了提高開關速度，常使三極管工作在淺飽和區狀態。

三極管的開關特性常見的具體應用有：用于彩色電視機、通信設備的開關電源；用于驅動電路，驅動發光二極管、蜂鳴器、繼電器等器件；用于彩色電視機行輸出管；用于開關電路、高頻振蕩電路、模數轉換電路、脈沖電路、低頻功率放大電路、電流調整等；在冶金、機械、紡織等工業自動控制系統中，光電開關可作指示信號，指示加工工件是否存在或存在的位置。[3]

開關三極管因其壽命長、安全可靠、沒有機械磨損、開關速度快、體積小等特點，得到越來越廣泛的應用。

掌握了三極管的各種工作狀態，了解了三極管的基本應用，在分析和設計更復雜電路時，就能靈活運用。

參考文獻

[1] 袁明文，謝廣坤.電子技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2013：11.

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

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