三極體在電路中的應用特性

2020-12-04 電器維修哥

三極體也稱為半導體三極體（或稱晶體三極體），常見的三極體有NPN型和PNP型兩大類，三極體是放大電路的核心元器件，三極體最主要的功能是對電流有放大的作用。

1、三極體的功能

三極體的應用如下圖所示。這是一個穩壓電路，電路中的三極體VT1（調整管）起電流放大作用，三極體VT2（誤差放大器）起穩壓作用。Rc2是VT2的集電極負載電阻。誤差取樣電路輸出電壓的變化量經VT2先放大，然後再送到VT1的基極，為VT1提供基極電流，VT1放大後輸出。這樣只要輸出電壓有一點微小的變化，就能通過VT1的管壓降產生比較大的變化，這樣在輸岀電壓變化時使VT1的內阻發生變化，使輸岀電壓保持穩定。

2、三極體的基本特性

三極體最重要的功能就是它具有電流放大作用。下圖所示為三極體的放大原理。

三極體的放大作用可以理解為一個水閘。由水閘上方流下的水流可以理解為集電極（C）的電流Ic，由水閘側面流入的水流稱為基極（B）電流Ib。當Ib有水流流過，閘門受到衝擊便會開啟，這樣水閘側面的水流（相當於電流Ib）與水閘上方的水流（相當於電流Ic）就匯集到一起流下（相當於發射極E的電流Ie）。可以看到，控制水閘側面流過很小的水流流量（相當於電流Ib），就可以控制水閘上方流下的大水流流量（相當於電流Ic。這就相當於三極體的放大作用。

如果水閘側面沒有水流流過，就相當於基極電流被切斷，那麼水閘閘門關閉，上方和到下方就都沒有水流流過，相當於集電極（C）到發射極（E）的電流也被關斷了。

NPN型三極體和PNP型三極體的極性不同，但工作過程相同，如下圖所示。

NPN三極體放大信號的基本的條件是保證基極和發射極之間加正向電壓（正偏），集電極和發射極之間加正向電壓（內部集電極與基極之間的PN結成反偏）。基極相對於發射極為正極性電壓，基極相對於集電極則為負極性電壓。

1）三極體構成的共射極放大器

下圖所示為共射極放大電路的基本結構。從圖中可以看到，該類電路是將輸入信號加到電晶體基極（b）和發射極（e）之間，而輸出信號取自電晶體的集電極（c）和發射極（e）之間。由此可見發射極（e）為輸入信號和輸出信號 的公共接地端，具有這種特點的單元電路便稱為共射極（e）放大電路。

電晶體VT是這一電路的核心器件，電晶體主要功能是對信號進行放大；電路中偏置電阻Rb1和Rb2構成分壓電路給電晶體基極(b)供電：電阻Rc是集電極（c）負載電阻，電壓經Rc為它供電：兩個電容C1、C2都是起到通交流隔直流作用的耦合電容；電阻RL則是承載輸出信號的負載電阻。

該電路中的主信號流程：輸入信號首先經電容C1耦合到電晶體VT的基極，經電晶體VT放大後由其集電極輸出，並經電容C2輸出。

值得注意的是，NPN型與PNP型電晶體放大器的最大不同之處在於供電電源的極性: 採用NPN型電晶體的放大器，供電電源是正電源送入電晶體的集電極（c）；採用PNP型電晶體的放大器，供電電源是負電源送入電晶體的集電極（c）。

2）三極體構成的共集電極放大器

共集電極放大電路組成的元器件和共射極放大電路基本相同，不同之處有兩點：其一是將集電極電阻Rc移到了發射極（用Re表示）：其二是輸出信號不再取自集電極（c）而是取自發射極（e）。下圖所示為共集電極放大電路的基 本結構。

該電路中，兩個偏置電阻Rb1和Rb2構成分壓電路給電晶體基極（b）供電；Re是電晶體發射極（e）的負載電阻；兩個電容都是起通交流隔直流的作用，電阻RL則是負載電阻。

輸入信號首先經電容C1耦合到三極體VT的基極，經三極體VT放大後由其發射極輸出，並經耦合電容C2輸出。與共發射極放大器一樣，NPN型與PNP型電晶體放大器的最大不同之處也是供電電源的不同。

值得注意的是，由於電晶體放大電路的供電電源的內阻很小，對於交流信號來說，電源的正負極間相當於短路。交流接地端等效於電源，也就是說電晶體集電極（c）接電源，對交流信號來說，相當於接地。輸入信號是加載到電晶體基極（b）和發射極（e）之間，也就相當於加到電晶體基極（b）和集電極（c）之間，輸岀信號取自電晶體的發射極（e）,也就相當於取自電晶體發射極（e）和集電極（c）之間，因此集電極（c）為輸入信號和輸出信號的公共端，故稱為共集電極放大電路。這种放大器又稱射極輸出器或射極跟隨器。

3）三極體構成的共基極放大電路

共基極放大電路的結構特點是將輸入信號加載到電晶體發射極（e）和基極（b）之間，而輸出信號取自電晶體的集電極（c）和基極（b）之間，由此可見基極（b）為輸入信號和輸出信號的公共端，因而該電路稱為共基極（b）放 大電路。下圖所示為共基極放大電路的基本結構。

該電路主要是由三極體VT、電阻器Rb1、Rb2、Rc、RL和耦合電容C1、C2組成的。電路中的四個電阻都是為了建立靜態工作點而設置的，其中Rc還兼具集電極（c）的負載電阻；電阻RL是負載端的電阻；兩個電容C1、C2都是起到通交流隔直流作用的耦合電容；去耦電容Cb是為了使基極（b）的交流直接接地，起到去耦合的作用，即起消除交流負反饋的作用。

共集電極放大電路的特點是具有較大的電壓和功率放大倍數，但電流放大近似於1（無電流放大能力），輸入阻抗小（幾十歐姆），輸出阻抗大（幾百千歐），常用於髙頻放大及振 蕩電路等。

三極體只要滿足一定條件就可使其導通或截止，起到開關的作用，下圖所示分別為NPN型三極體導通和截止條件：

PNP型三極體導通和截止條件：

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