02.21 浅谈电子元件的核心——三极管

三极管是电子元件中最不可或缺的一种重要元器件,可以说,没有三极管就没有现代科技的发展。不管是收音机、电视机、手机还是电脑、无人机甚至是现在流行的人工智能等等都离不开这种“小东西”。三极管,对于电子爱好者或者电子工程师来说是必须要熟知、能运用自如的电子元件,对于三极管,我们初学者对它的学习就更有必要了,可以说能深入学好三极管,能灵活运用三极管就算你在电子之路上成功了三分之二了,可想而知它在电子电路中的重要程度了。

浅谈电子元件的核心——三极管

学习三极管,我们要从实践经验结合书本才能学得透彻;三极管的的知识点比较多,所以我会保持我的一贯的作风,尽量用最通俗的语言来帮助大家理解它。

三极管的原理

三极管的结构原理其实和二极管的结构原理非常的接近,我们前面已经讲过二极管的构造原理了,(有兴趣的小伙伴可以进入我的头条号查找)三极管只不过是比二极管多了一个PN结而已,我们知道单个PN结具有单向导电性,我们把两个PN结相向结合在一起,它们就成了两个理论上的二极管,但三极管多了一条引线,这条引线接在两个PN结的中间极板上,我们叫它基极,其他的两条引线我们叫它集电极和发射极。下图示意为用模拟万用表测量NPN型三极管的方法;此图可以看出两个二极管阳极串联处即是基极,用字母B表示,集电极用字母C表示,发射极用字母E表示。

浅谈电子元件的核心——三极管

通俗地讲,三极管的工作原理也可以用水龙头和水流来代替。我们把水龙头接在水管的中间,在水管入口接入水流,此时如果不打开水龙头的话,水管的另一侧就不会有水流出,我们把水龙头的阀门稍微打开一点点就会发现从水管的另一端流出了少量的水,此时流出的水从外表看起来不大,但它和你开启水龙头的角度成正比,往往流出水的力量会比你打开水龙头用的力量稍大,我们继续加大阀门的开启角度,随之而来的水流也就会加大,当出水口的水流和进水口水流一样大的时候无论我们再怎么加大水龙头开启的角度,出水口的水流永远也不会继续加大了,此时的情况可以表明水龙头已经进入了饱和的状态,我们继续加大控制阀但它的水流也就只有这么大了。我们用水龙头阀门的角度来控制水流的过程就是三极管的放大过程,我们继续加大控制阀的角度已经无法再继续加大水流的时候也就是三极管的饱和状态了。我们把水龙头的控制旋钮就比喻成三极管的基极,我们把入水口比喻为三极管的集电极,把出水口比喻成了发射极;这也就是三极管的管脚定义了。

浅谈电子元件的核心——三极管

三极管按照材料分为两种,硅材料和锗材料。硅材料一般做成NPN型三极管而锗材料一般做成PNP型三极管,由于早期硅材料加工工艺的缺乏导致早期的国产三极管大多用锗材料,而锗材料一般只能做成PNP型三极管,所以咱们以前的收音机里普遍都是PNP三极管,电路为公共正极。所谓公共正极就是说PNP三极管的集电极为负极,发射机为正极,设计电路的时候为了能减小高频干扰,我们普遍在覆铜板上采用大面积的电源公共端接地,因为三极管是机器的主要电子元件,所以会围绕三极管来铺设电源公共端,一般情况下公共端为发射极,而发射极必须接正电压,所以致使大面积公共端都是正极,事实证明公共端接负极比接到正极更能有效的抑制再生震荡和高频干扰,所以现在的电器都改为了公共负极接地。说了这么多题外话,我们接着说另一种材料做的三极管:NPN型三极管,上面我们已经间接的阐述了PNP三极管的特性,NPN则和PNP刚好相反,NPN型的三极管集电极必须接入正电压,发射极则是负极电压,它们的控制端子也就是基极B也是相反的,PNP的基极需要接入负电压,而NPN的基极则是正电压。

三极管无论是什么型的都只有三个电极,基极B、集电极C和发射极E。它们都有放大作用和开关作用,基极的作用就是控制,它用小的电流来控制着集电极和发射极的大电流,就像是继电器那样,用小电源控制大电源一样,基极的电流大小还决定着集电极和发射极是否饱和导通,使三极管工作在开关状态。它们的集电极和发射极都可以是输出端,但集电极输出的电流要远大于发射极输出的电流。


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