三极管

设计三极管电路时，经常要在基极上设计两个电阻，一个在控制信号和基极之间，另一个把基极上拉到电源或者下拉到地。下面以三极管开关电路为例，介绍这两个电阻的作用。首先介绍NPN三极管中电阻的作用。

1、基极限流电阻

这个限流电阻接在控制信号与基极之间，防止基极电流过大把三极管烧坏，该电阻起到限流的作用，所以叫做基极限流电阻。基极和发射极之间的压降一般为0.7V，流过基极的电流可通过如下的计算公式得到：

I_B=(V_in-0.7)/R₁₇₆中R₁₇₆为基极电阻，如果不接该电阻的话电流过大会把三极管烧坏。

2、基极下拉电阻

有时候还会在基极设计一个下拉电阻，如果基极端是通过单片机控制的，在单片机初始化时可能输出电平不确定，在这种情况下把基极下拉到确定的低电平，防止出现误动作。

设计步骤

1） 分析设计要求

电压增益可以用于计算电压放大倍数；最大输出电压可以用于设置电源电压

输出功率可以用于计算发射极电流；在选择晶体管时需要注意频率特性。

2）确定电源电压

在第一个图中我们观察到最大输出电压幅值为5V， 三极管输出电压幅度由Vc极电压决定，而V_c端的电压要设置为电源电压的1/2左右。在这里我们设置为电源电压为15V。

二极管

以硅（或锗）作为基板，将掺杂了磷和砷的Negative 型半导体（电子不足，空穴较多）和掺杂了硼和镓的Positive 型半导体（电子多余）结合在一起，就称为二极管（PN 结）。

二极管具有单向导电性（单向导通），因此具备整流作用，即让电流只朝一个方向运动。

三极管

三极管也称为双极性晶体管，全称叫做双极性结型晶体管，缩写为BJT，因为种具有三个终端，所以俗称为三极管。将P 型、N 型半导体做成三明治状从而形成NPN 结与PNP 结，中间的那层称为基级Base，两侧的称为发射级Emitter或集电极Collector，即三极管，也称为双极性结型晶体管。

三极管是我们在模拟电路学习中遇到的一个基本而又重要的器件，大家对于这个器件的工作原理一定都不陌生。诸如“高电平导通、低电平截止”、“共射放大电路”、“射极跟随器”等等这些定义也都是我们在学习中经常遇到的。但到了实际工作中，不是仅仅知道这些定义就可以顺利完成任务的，诸如“这个三极管是不是好的？”、“怎么快速判断三极管极性”这些问题是书本中很少介绍的，但又是每一名电子从业者或爱好者应该掌握的。我们就从实战的角度为大家介绍三个必须要掌握的“判别方法”。

一、判别三极管的好坏

我们在电路调试过程中遇到问题时，经常需要判断管子性能是不是好的，这时我们可

以借助三用表来进行判断。将三用表调至电阻档，对三极管的三个管脚两两进行测量，共测量六次，若其中两次可以测到电阻值则说明三极管是好的，其他情况是坏的。

二、三极管类型和引脚判别

随着科学技的发展，电子技术的应用几乎渗透到了人们生产生活的方方面面。晶体三极管作为电子技术中一个最为基本的常用器件，其原理对于学习电子技术的人自然应该是一个重点。

三极管原理的关键是要说明以下三点

1、集电结为何会发生反偏导通并产生Ic，这看起来与二极管原理强调的PN结单向导电性相矛盾。

2、放大状态下集电极电流Ic，为什么会只受控于电流Ib而与电压无关，即：Ic与Ib之间为什么存在着一个固定的放大倍数关系。虽然基区较薄，但只要Ib为零，则Ic即为零。

3、饱和状态下，Vc电位很弱的情况下，仍然会有反向大电流Ic的产生。

很多教科书对于这部分内容，在讲解方法上处理得并不适当。特别是针对初、中级学者的普及性教科书，大多采用了回避的方法，只给出结论却不讲原因。即使专业性很强的教科书，采用的讲解方法大多也存在有很值得商榷的问题。这些问题集中表现在讲解方法的切入角度不恰当，使讲解内容前后矛盾，甚至造成讲还不如不讲的效果，使初学者看后容易产生一头雾水的感觉。

传统讲法及问题

数字电路设计中，常常需要把数字信号经过开关扩流器件来驱动蜂鸣器、LED、继电器等需要交大电流的器件，用得最多的就是三极管。然而在使用过程中，如果设计不当，三极管就无法工作在正常开关状态，无法达到预期效果。

如图（a）所示，用NPN三极管，蜂鸣器连接到三极管的集电极，驱动信号是常见的3.3V或者5V TTL电平，高电平导通，电阻按照经验值取4.7KΩ，三极管导通时假设高电平为5v,基极电流为：

Ib=（5-0.7）V ÷4.7KΩ = 0.9mA

它可以使三极管完全饱和。

如图（b）所示，用NPN三极管，同样把蜂鸣器连接到三极管集电极，不同的是 是还用的驱动信号是5V的TTL电平。

以上两个电路都可以正常工作，只要PWM驱动信号工作在合适的频率下，蜂鸣器（有源）就会发出最大的声音。

三极管的电流放大作用应该算是模拟电路里面的一个难点内容，我想用这几个动画简单的解释下为什么小电流I_b能控制大电流I_c的大小，以及放大电路的原理。

我这里的三极管也叫双极型晶体管,模电的放大电路和数电的简单逻辑电路里面都会用到。有集电极c、基极b、发射极e、以及两个PN结：集电结和发射结。集电极面积比较大，基极厚度薄而且载流子浓度比较低。下图是个NPN型的三极管：

当发射结正偏时，电荷分布会发生变化，发射结宽度会变窄；相当于给电子打开了一扇e到b的大门

集电结反偏时，电荷分布会也发生变化，集电结宽度会变宽。相当于打开了阻碍电子从c级跑出去的大门，如下方动画所示：

1.开关三极管的基本电路图

负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。

详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃工作于截止(cut off)区。

同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。

关于晶体三极管的开关饱和区，MOS管的饱和区就是晶体管的放大区。

晶体三极管的放大是电流关系的放大，即Ic=B*Ib

而MOS管的放大倍数是Ic=B*Ugs,与g、s两端的电压有关系

MOS管的放大倍数比较大，稳定。