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三极管及其应用电路

一、简述

半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最

重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。三极管顾

名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管

由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母

b表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母c表示）和发射

极（用字母e表示）。由于不同的组合方式，形成了一种是NPN

型的三极管，另一种是PNP型的三极管。

二、三极管的识别

三极管的电路符号有两种：有一个箭头的电极是发射极，箭

头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头

所指的方向是电流的方向。基区：较薄，掺杂浓度低；发射区：

掺杂浓度较高，多子载流子多；集电区：面积较大。

图2NPN和PNP三极管的等效模型

三、三极管工作原理分析（详情参见华为模电资料）

讲三极管的原理我们从二极管的原理入手讲起。我们知道二

极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的

一个电极成为三极管的基极（用字母b表示）。

二极管的结构及原理都很简单，内部一个PN结具有单向导

电性，如示意图B。

很明显图示二极管处于反偏状态，PN

结截止。我们要特别注意这里的截止状态，

实际上PN结截止时，总是会有很小的漏电

流存在，也就是说PN结总是存在着反向关

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不断的现象，PN结的单向导电性并不是百分之百。因为P区除

了因“掺杂”而产生的多数载流子“空穴”之外，还总是会有极

少数的本征载流子“电子”出现。N区也是一样，除了多数载流

子电子之外，也会有极少数的载流子空穴存在。

由于PN结内部存在有一个因多数载流子相互扩散而产生的

内电场，而内电场的作用方向总是阻碍多数载流子的正向通过，

所以，多数载流子正向通过PN结时就需要克服内电场的作用，

需要约0.7伏的外加电压，这是PN结正向导通的门电压。而反

偏时，内电场在电源作用下会被加强也就是PN结加厚，少数载

流子反向通过PN结时，内电场作用方向和少数载流子通过PN结

的方向一致，也就是说此时的内电场对于少数载流子的反向通过

不仅不会有阻碍作用，甚至还会有帮助作用。结论：反偏时少数

载流子反向通过PN结是比正偏时多数载流子正向通过PN结还要

容易。这就能解释为什么三极管在饱和状态下，集电极电位很低

甚至会接近或稍低于基极电位，集电结处于零偏置，但仍然会有

较大的集电结的反向电流Ic产生。

2）集电极电流Ic的形成：如图C，发射结加上正偏电压导

通后，在外加电压的作用下，发射区的多

数载流子——电子就会很容易地被大量

发射进入基区。这些载流子一旦进入基

区，它们在基区（P区）的性质仍然属于

少数载流子的性质。如前所述，少数载流

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子很容易反向穿过处于反偏状态的PN结，所以，这些载流子——

电子就会很容易向上穿过处于反偏状态的集电结到达集电区形

成集电极电流Ic。由此可见，集电极电流的形成并不是一定要

靠集电极的高电位。集电极电流的大小更主要的要取决于发射区

载流子对基区的发射及注入，取决于这种发射及注入的程度。所

以说：Ic的本质是“少子”电流，是通过电子注入而实现的人

为可控的集电结“漏”电流，因此它就可以很容易地反向通过集

电结。这就可以证明：三极管在放大状态下，集电极电流Ic及

集电极电位Vc的大小无关的原因。放大状态下Ic并不受控于

Vc，Vc的作用主要是维持集电结的反偏状态。

3）Ic及Ib的关系：

通过上面的讨论，现在已经明白，三极管在电流放大状态下，

内部的主要电流就是由载流子电子由发射区经基区再到集电区

贯穿三极管所形成。当三极管的基极B上加一

个微小的电流IB时，在集电极C上可以得到

一个是注入电流β倍（电流放大系数）的电流，

即集电极电流