三极管,也称为双极型晶体管(BJT),是电子电路中重要的半导体器件,广泛用于放大、开关及信号调理等场合。

三极管结构
三极管由三层不同掺杂的半导体材料组成,中间为基极(Base),两端分别是发射极(Emitter)和集电极(Collector)。根据中间层掺杂类型不同,分为:
NPN型:发射极为N型,基极为P型,集电极为N型材料
PNP型:发射极为P型,基极为N型,集电极为P型材料
这两类结构决定了载流子的类型和流动方向,进而影响电流流向和偏置要求。
电流方向解析

电流流向:
NPN三极管:电流方向为基极流向发射极(驱动电流从基极流入),集电极流向发射极。
PNP三极管:电流方向为发射极流向基极(驱动电流从基极流出),发射极流向集电极。
记忆口诀:“NPN 出箭头,电流出射极;PNP 进箭头,电流进射极。”
电流大小关系:公式相同,方向相反
无论 NPN 还是 PNP,三个电流瞬时值满足基尔霍夫电流定律(KCL):
I_E = I_C + I_B
放大系数定义相同:
β = I_C / I_B (直流 h_FE)
α = I_C / I_E = β / (β + 1)
数值范围:
小信号管 β = 50…300;功率管或大电流区 β = 10…100。
同一型号管子,β 随温度、I_C 变化,但 NPN 与 PNP 在相同工艺、相同面积下 β 值基本对称。
方向差异:
NPN:I_B、I_C 均流入器件,I_E 流出;
PNP:I_B、I_C 均流出器件,I_E 流入。
因此在电路图上,PNP 的电流箭头全部反向,但绝对值关系不变。
电压偏置:极性相反,绝对值要求一致
BJT 工作在放大区的根本条件是:发射结正偏、集电结反偏。二者偏置极性完全相反。
电源接法:
NPN:集电极接正电源,负载在“上方”,发射极接地或负端。
PNP:发射极接正电源,负载在“下方”,集电极接地或负端。
因此 PNP 常被称为“高边开关”,NPN 为“低边开关”。
应用中的注意事项
电流放大作用:三极管以基极小电流控制集电极大电流,但基极电流不能过大,以免损坏器件。
压降和功耗:发射结正向压降约0.7V,会导致一定功耗,设计时需考虑散热。
工作状态:三极管常见工作区分为截止区、放大区和饱和区,正确偏置确保其处于所需状态。
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