三级管的基础知识和设计参考

1、学名

三极管的全称是半导体三极管，也称双极型晶体管和晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大的作用。

2、分类

按材质分：硅管、锗管

按结构分：NPN、PNP

按功能分：开关管、功率管、达林顿管、光敏管

按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

按频率分：低频管、高频管、超频管

按安装方式分：插件三极管、贴片三极管

3、参数

三个管脚：基极（b）、集电极（c）、发射极（e）

极限参数：是指三极管能承受的最大电气参数，如果超过这个范围就会三极管损坏。例如集电极-基极击穿电压（VCBO），集电极-发射极击穿电压（VCEO），发射极-基极击穿电压（VEBO），集电极最大允许电流（ICM），集电极最大允许功率（PCM），结温（TJ）

工作参数：指三极管正常工作的电气参数。例如直流电流增益（hFE），集电极-发射极饱和压降（VCE），基极-发射极饱和压降（VBE）

4、工作原理

以下已我们常用的硅NPN型三极管和锗PNP型三极管举例说明。N（Negative）代表负极，P（Positive）代表正极。

NPN管：当b点电压大于e点电压时，发射结正片，c点电压大于b点电压时，集电结反偏，这样电子点三级管半导体内移动形成电流，由于三极管的制作工艺，在基极Ib有很小的电流就可以在集电极Ic上通过很大的电流，且Ib与Ic存在一定的比例关系，即β=Ic/Ib，且Ie=Ib+Ic，β即为三极管的放大系数。

5、工作状态

截止区：当发射结的电压小于PN结的导通电压，即Ib等于0时，三极管的集电极和发射极相当于开关的断开状态，三极管无放大作用，称为三极管的截止区。

放大区：当发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于一定值时，满足发射极正偏，集电极反偏，三极管具有放大作用，放大系数为β，这时称为三极管处于放大状态。

饱和区：当发射结的电压大于PN结的导通电压，并且Ib大到一定程度时，集电极的电流不随基极电流增大而增大，而处于某一恒定值，集电极和发射极之间的压降较小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，这时称为三极管处于饱和状态。

6、应用

基于三极管的工作特性，三极管一般有两种应用，一种是信号放大作用，另一种是作为开关管应用。

电流放大作用：三极管为流控流型，工作在放大区，将基极电流放大β倍后，增强驱动能力，通过设计Ib值来调节驱动能力。

开关管：三极管工作在饱和区，作为一个可控开关使用，通过控制三极管的导通和截止来实现输出电平的高低，通常用在逻辑电路中，实现各种复杂的逻辑电路。

7、设计注意点

2）需要注意三极管的极限电气参数，电路设计不予许超过极限电气参数，避免三极管永久损坏

3）当三极管工作在放大区时，需要注意输出的驱动能力是否满足要求，Ib电流大小是否合适，太大会烧毁三极管，太小不满足输出驱动能力，所以需要注意限流电阻的取值

4）当三极管工作在开关管时，需要确保Ib足够大，不然三级管不完全导通，一是会让三极管发热严重，二是容易导致逻辑电平出现高阻态

5）当三极管作为逻辑门电路时，需要注意电路逻辑是否正确，三极管级联之间是否合理

6）三极管b极不能悬空

7）在桥式电路中需要注意开关管的时序控制，上下桥不能同时导通，避免正负短接电流过大而烧毁三极管

8、总结

三极管是基础电子元器件，电路设计中较为常见，它的功能特点也比较简单，但是应用却非常灵活，希望能熟练掌握它的基础知识更好的应用到电路设计中，另外MOS管的应用也可以和它类比，主要区别在于MOS管是压控流型。

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