三極管的作用是什么-三極管基本結構與分類等知識解析

三極管概述

三極管的作用有哪些？我們先了解什么是三極管？三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無觸點開關。

三極管是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。

三極管產品分類

a.按材質分: 硅管、鍺管

b.按結構分: NPN 、 PNP。如圖所示。

c.按功能分: 開關管、功率管、達林頓管、光敏管等.

d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

e.按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管

f.按結構工藝分：合金管、平面管

g.按安裝方式:插件三極管、貼片三極管

三極管的基本結構和分類

半導體三極管的結構示意圖如下圖所示。它有兩種類型：NPN型和PNP型。包含三層半導體：基區(相連電極稱為基極，用B或b表示); 發射區(相連電極稱為發射極，用E或e表示);集電區(相連電極稱為集電極，用C或c表示)。 E-B間的PN結稱為發射結， C-B間的PN結稱為集電結。

兩類三極管示意圖及圖形符號

三極管的作用-貼片三極管的開關作用

貼片三極管的開關作用如下：

簡單貼片三極管開關：電路如下圖，電阻RC是LED限流用電阻，以防止電壓過高燒壞LED（發光二極管），將輸入信號 VIN 從0 調到最大 （等分為約20 個間隔），觀察并記錄對的 VOUT 以及LED 的亮度。當貼片三極管開關為斷路時，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。當貼片三極管開關通路時，VOUT = 0.2V ，LED 會亮。

改良貼片三極管開關：因為三極管由截止區過度到飽和區需經過線性區，開關的效果不會有明確的界線。為使貼片三極管開關的效果明確，可串接兩個貼片三極管，如下面的電路圖。同樣將輸入信號 VIN 從0 調到最大 （等分為約20 個間隔），觀察并記錄對應的VOUT 以及LED 的亮度。

貼片三極管開關與機械式開關的比較

截至目前為止，我們都假設當貼片三極管開關導通時，其基極與射極之間是完全短路的。事實并非如此，沒有任何貼片三極管可以完全短路而使VCE＝0，大多數的小信號硅質貼片三極管在飽和時，VCE（飽和）值約為0．2伏特，縱使是專為開關應用而設計的交換貼片三極管，其VCE（飽和）值頂多也只能低到0．1伏特左右，而且負載電流一高，VCE（飽和）值還會有些許的上升現象，雖然對大多數的分析計算而言，VCE（飽和）值可以不予考慮，但是在測試交換電路時，必須明白VCE（飽和）值并非真的是0。

雖然VCE（飽和）的電壓很小，本身微不足道，但是若將幾個貼片三極管開關串接起來，其總和的壓降效應就很可觀了，不幸的是機械式的開關經常是采用串接的方式來工作的，如圖3（a）所示，貼片三極管開關無法模擬機械式開關的等效電路（如圖3（b）所示）來工作，這是三極管開關的一大缺點。

幸好貼片三極管開關雖然不適用于串接方式，卻可以完美的適用于并接的工作方式，如圖4所示者即為一例。

貼片三極管開關和傳統的機械式開關相較，具有下列四大優點：

（1）貼片三極管開關不具有活動接點部份，因此不致有磨損之慮，可以使用無限多次，

一般的機械式開關，由于接點磨損，頂多只能使用數百萬次左右，而且其接點易受污損而影響工作，因此無法在臟亂的環境下運作，貼片三極管開關既無接點又是密封的，因此無此顧慮。

（2）機械式開關的動作速度較一般的開關為快，一般開關的啟閉時間是以毫秒（ms）來計算的，貼片三極管開關則以微秒（μs）計。

（3）貼片三極管開關沒有躍動（bounce）現象。一般的機械式開關在導通的瞬間會有快速的連續啟閉動作，然后才能逐漸達到穩定狀態。

（4）利用貼片三極管開關來驅動電感性負載時，在開關開啟的瞬間，不致有火花產生。反之，當機械式開關開啟時，由于瞬間切斷了電感性負載樣上的電流，因此電感之瞬間感應電壓，將在接點上引起弧光，這種電弧非但會侵蝕接點的表面，亦可能造成干擾或危害。

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