三极管工作原理_三极管的工作原理是什么，详解三极管工作原理。

三极管，全称为半导体三极管，又称晶体三极管，是一种控制电流的半导体装置，其功能是将微弱信号放大成大范围值的电信号， 也用作无触点开关。

了解三极管的放大效果，请记住：能量不会无缘无故地产生，因此，三极管不会产生能量。

但三极管的强大之处在于，它可以通过小电流控制大电流。

放大的原理是通过小的交流输入控制大的静态直流。

假设三极管是大坝，奇怪的是有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力打不开，只能用小阀门的水力打开。

因此，正常的工作过程是，每当放水时，人们就会打开小阀门，小水流涓涓细流，这种涓涓细流影响大阀门的开关，大阀门打开，汹涌的河流涌动。

如果小阀门的开启尺寸不断变化，大阀门也会相应变化。如果能严格按比例变化，完美控制就完成了。

在这里，Ube是小水流，Uce是大水流，人是输入信号。当然，如果水流比电流更准确，因为三极管毕竟是电流控制元件。

如果有一天，天气很干燥，河流就消失了，也就是说，大水流是空的。管理员此时打开了小阀门。虽然小阀门一如既往地冲击大阀门并打开它们，但由于没有水流，没有水流出。这是三极管的截止区。

饱和区是一样的，因为此时河流已经达到了很大程度，管理员打开的阀门尺寸已经没用了。如果不打开阀门，江水就会自己冲走，这就是二极管的穿透。

在模拟电路中，一般阀门是半开的，输出水流的大小是通过控制其开启大小来确定的。当没有信号时，水流也会流动，因此，当不工作时，也会有功耗。

在数字电路中，阀门打开或关闭。当不工作时，阀门完全关闭，无功耗。

一、结构与操作原理

图1 PNP(a)与NPN(b)三极管的结构示意图和电路符号。

三极管的基本结构是两个反向连接PN如图1所示，可有结面PNP和NPN两种组合。三个连接的端点被称为发射极(emitter, E)、基极(base, B)和集电极(collector, C)，名称来源与三极管操作中的功能有关。也显示在图中PNP和NPN特别标记了三极管的电路符号，箭号指的是极N型半导体，与二极体符号一致。两没有额外的偏压时，两个PN接头将形成耗尽区，将中性P型区与N型区分开。

三极管的电特性和两个PN接面偏压有关，工作区间也按偏压分类。在这里，我们将讨论最常用的所谓正活性区(forward active)，在此区EB极间的PN接面保持正向偏压，BC极间的PN接面在反向偏压下，通常用作放大器的三极管以这种方式偏压。

图2 (a)一pnp正极管偏压在正活性区；(b)电孔与电子电位能的分布图进行比较，无外加偏压和偏压。

图2(a)为一PNP偏压区三极管示意图。 EB由于正向偏压缩小，载体看到的位障变小，射极电孔注入基极，基极电子注入射极；BC接头的耗尽区域会变宽，载体看到的位障会变大，所以不会导通。图2(b)电孔和电子的电位能分布图，无外加偏压和偏压。

三极管和两个反向连接PN二极管有什么差别呢？最大的区别在于三极管的两个接面相当接近。上述偏压在正活性区PNP三极管为例，射极的空穴注入基极的N型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极方向扩散，同时也被电子复合。当未复合的空穴到达时BC当接头耗尽区域时，该区域的电场将加速扫入集电极。空穴是集电极中的大多数载体，通过漂移电流快速到达连接外部的欧姆接头，形成集电极电流IC。 IC的大小和BC反向偏压的大小关系不大。基极外部只需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec，电子流从基极注入射极InB E(这部分是三极管不必要的部分)。 InB E在射极和电孔复合，即InB E=IErec。PNP图3中可以清楚地看到三极管在正活性区域的主要电流类型(a)可见。在正活性区两种情况下，电孔与电子电位能的分布图进行比较。

图3 (a) pnp正活性区三极管主要电流类型；(b)电孔电位的分布和注入；(c)电子电位可以分布和注入。

一般三极管设计中，射极的掺杂浓度远高于基极，因此射极注入基极的主要载体空穴(即基极的少数载体)IpE B与基极注入射极的载体电子电流相比InB E大很多，三极管的效益比较高。图3(b)和(c)单独绘制空穴和电子的电位分布和载体注入。同时，如果基极中性区域的宽度WB越窄，通过基极的空穴时间越短，大多数载体电子复合的概率越低，到达集电极的有效电源 洞流IpEC基极必须提供的复合电子流越大，三极管的效益就越高。集电极的掺杂通常是最低的，可以增加CB极性崩溃电压，并降低BC间反向偏压PN这里我们忽略了接面的反向饱和电流。