1 三極管的結構和分類

其共同特征就是具有三個電極，這就是“三極管”簡稱的來歷。通俗來講，三極管內部為由P型半導體和N型半導體組成的三層結構，根據分層次序分為NPN型和PNP型兩大類。

上述三層結構即為三極管的三個區(qū), 中間比較薄的一層為基區(qū)，另外兩層同為N型或P型，其中尺寸相對較小、多數載流子濃度相對較高的一層為發(fā)射區(qū)，另一層則為集電區(qū)。三極管的這種內部結構特點，是三極管能夠起放大作用的內部條件。

三個區(qū)各自引出三個電極，分別為基極（b） 、發(fā)射極（e）和集電極（c）。

如圖b所示，三層結構可以形成兩個PN結，分別稱為發(fā)射結和集電結。三極管符號中的箭頭方向就是表示發(fā)射結的方向。

三極管內部結構中有兩個具有單向導電性的PN結，因此當然可以用作開關元件，但同時三極管還是一個放大元件，正是它的出現促使了電子技術的飛躍發(fā)展。

2 三極管的電流放大作用

直流電壓源Vcc應大于Vbb，從而使電路滿足放大的外部條件：發(fā)射結正向偏置，集電極反向偏置。改變可調電阻Rb，基極電流IB，集電極電流Ic 和發(fā)射極電流IE都會發(fā)生變化，由測量結果可以得出以下結論：

（1） IE ＝ IB ＋ IC ( 符合克希荷夫電流定理）

（2） IC ≈ IB ×? （ ?稱為電流放大系數，可表征三極管的電流放大能力）

（3）△ IC ≈ △ IB ×?

由上可見，三極管是一種具有電流放大作用的模擬器件。

3 三極管的放大原理

以下用NPN三極管為例說明其內部載流子運動規(guī)律和電流放大

原理，

1、發(fā)射區(qū)向基區(qū)擴散電子：由于發(fā)射結處于正向偏置，發(fā)射區(qū)的多數載流子（自由電子）不斷擴散到基區(qū)，并不斷從電源補充進電子，形成發(fā)射極電流IE。

2、電子在基區(qū)擴散和復合：由于基區(qū)很薄，其多數載流子（空穴）濃度很低，所以從發(fā)射極擴散過來的電子只有很少部分可以和基區(qū)空穴復合，形成比較小的基極電流IB，而剩下的絕大部分電子都能擴散到集電結邊緣。

3、集電區(qū)收集從發(fā)射區(qū)擴散過來的電子：由于集電結反向偏置，可將從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)并到達集電區(qū)邊緣的電子拉入集電區(qū)，從而形成較大的集電極電流IC。

4 三極管的輸入輸出特性

三極管的輸入特性是指當集-射極電壓UCE為常數時，基極電流IB與基-射極電壓UBE之間的關系曲線。

對硅管而言，當UCE超過1V時，集電結已經達到足夠反偏，可以把從發(fā)射區(qū)擴散到基區(qū)的電子中的絕大部分拉入集電區(qū)。如果此時再增大UCE ，只要UBE保持不變（從發(fā)射區(qū)發(fā)射到基區(qū)的電子數就一定）， IB也就基本不變。就是說，當UCE超過1V后的輸入特性曲線基本上是重合的。

由圖可見，和二極管的伏安特性一樣，三極管的輸入特性也有一段死區(qū)，只有當UBE大于死區(qū)電壓時，三極管才會出現基極電流IB。通常硅管的死區(qū)電壓約為0.5V，鍺管約為0.1V。在正常工作情況下，NPN型硅管的發(fā)射結電壓UBE為0.6～0.7V，PNP型鍺管的發(fā)射結電壓UBE為-0.2～ -0.3V。

三極管的輸出特性是指當基極電流IB一定時，集電極電流IC與集-射極電壓UCE之間的關系曲線。在不同的IB下，可得出不同的曲線，所以三極管的輸出特性是一組曲線。通常把輸出特性曲線分為三個工作區(qū)：

1、放大區(qū)：輸出特性曲線的近于水平部分是放大區(qū)。在放大區(qū), IC ＝ IB ×?,由于在不同IB下電流放大系數近似相等，所以放大區(qū)也稱為線性區(qū)。三級管要工作在放大區(qū)，發(fā)射結必須處于正向偏置，集電結則應處于反向偏置，對硅管而言應使UBE>0，UBC<0。

2、截止區(qū)： IB ＝ 0的曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。實際上，對NPN硅管而言，當UBE＜0.5V時即已開始截止，但是為了使三極管可靠截止，常使UBE≤0V，此時發(fā)射結和集電結均處于反向偏置。

3、飽和區(qū)：輸出特性曲線的陡直部分是飽和區(qū)，此時IB的變化對 IC的影響較小，放大區(qū)的?不再適用于飽和區(qū) 。在飽和區(qū)， UCE＜UBE，發(fā)射結和集電結均處于正向偏置。