三极管核心结构及工作原理详解

半导体三极管，又称为双极结型晶体管（bipolar junction transistor, BJT）。
广义上，三极管有多种，常见如下图所示 。

狭义上，三极管指双极型三极管，是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管，它有很多别称：

三极管的发明

晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时，军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件，研究成果在二战结束后获得。
早期，由于锗晶体较易获得，主要研制应用的是锗晶体三极管。硅晶体出现后，由于硅管生产工艺很高效，锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展，三极管种类繁多，形貌各异。
小功率三极管一般为塑料包封；
大功率三极管一般为金属铁壳包封.

三极管核心结构

三极管是两个背对背的PN结组成，可以是NPN组合，也或以是PNP组合，内部发射区高掺杂，基区很薄，集电结面积大。

三极管结构示意图：

三极管核心功能

放大功能：小电流微量变化，在大电流上放大表现出来；

开关功能：以小电流控制大电流的通断。

三极管的三个工作状态

三极管是一个以b(基极)电流Ib 来驱动流过CE 的电流Ic 的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀门；三极管的工作状态有四个，放大、截止、饱和、倒置。

集/基/射电流关系：
IE = IB + IC
IC = β * IB
如果 IB = 0, 那么 IE = IC = 0
(注意：NPN型三极管，电流从基极/集电极流进，发射极流出，即：IE = IB + IC)

当IB=0时, IC→0 ,称为三极管处于截止状态，相当于开关断开;
当IB>0时, IB轻微的变化,会在IC上以几十甚至百多倍放大表现出来;
当IB很大时，IC变得很大，不能继续随IB的增大而增大，三极管失去放大功能，表现为开关导通。

集/基/射电压关系：

 

工作状态	发射结电压Ube	集电结电压Ubc
放大	正 偏	反 偏
截 止	反 向	反 向
饱 和	正 向	正 向
倒 置	反 向	正 向

 

注意：
三极管再放大电路中，IC = β * IB， β为放大系数（100~1200），RL为集电极限流电阻，当基极电流再增大时，集电极电流已不会再增大；
三极管在开关（截止/饱和）电路中，避免IB 电流变得很大，造成前级电路或者是三极管损坏，所以，RB为基极限流电阻。

判断练习：

硅管还是锗管？

三极管的型号？

工作状态？

审核编辑：黄飞