三极管的作用是什么-三极管基本结构与分类等知识解析

三极管概述

三极管的作用有哪些？我们先了解什么是三极管？三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。

三极管是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

三极管产品分类

a.按材质分: 硅管、锗管

b.按结构分: NPN 、 PNP。如图所示。

c.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.

d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管

e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管

f.按结构工艺分：合金管、平面管

g.按安装方式:插件三极管、贴片三极管

三极管的基本结构和分类

半导体三极管的结构示意图如下图所示。它有两种类型：NPN型和PNP型。包含三层半导体：基区(相连电极称为基极，用B或b表示); 发射区(相连电极称为发射极，用E或e表示);集电区(相连电极称为集电极，用C或c表示)。 E-B间的PN结称为发射结， C-B间的PN结称为集电结。

两类三极管示意图及图形符号

三极管的作用-贴片三极管的开关作用

贴片三极管的开关作用如下：

简单贴片三极管开关：电路如下图，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号 VIN 从0 调到最大 （等分为约20 个间隔），观察并记录对的 VOUT 以及LED 的亮度。当贴片三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当贴片三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。

改良贴片三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使贴片三极管开关的效果明确，可串接两个贴片三极管，如下面的电路图。同样将输入信号 VIN 从0 调到最大 （等分为约20 个间隔），观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。

贴片三极管开关与机械式开关的比较

截至目前为止，我们都假设当贴片三极管开关导通时，其基极与射极之间是完全短路的。事实并非如此，没有任何贴片三极管可以完全短路而使VCE＝0，大多数的小信号硅质贴片三极管在饱和时，VCE（饱和）值约为0．2伏特，纵使是专为开关应用而设计的交换贴片三极管，其VCE（饱和）值顶多也只能低到0．1伏特左右，而且负载电流一高，VCE（饱和）值还会有些许的上升现象，虽然对大多数的分析计算而言，VCE（饱和）值可以不予考虑，但是在测试交换电路时，必须明白VCE（饱和）值并非真的是0。

虽然VCE（饱和）的电压很小，本身微不足道，但是若将几个贴片三极管开关串接起来，其总和的压降效应就很可观了，不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的，如图3（a）所示，贴片三极管开关无法模拟机械式开关的等效电路（如图3（b）所示）来工作，这是三极管开关的一大缺点。

幸好贴片三极管开关虽然不适用于串接方式，却可以完美的适用于并接的工作方式，如图4所示者即为一例。

贴片三极管开关和传统的机械式开关相较，具有下列四大优点：

（1）贴片三极管开关不具有活动接点部份，因此不致有磨损之虑，可以使用无限多次，

一般的机械式开关，由于接点磨损，顶多只能使用数百万次左右，而且其接点易受污损而影响工作，因此无法在脏乱的环境下运作，贴片三极管开关既无接点又是密封的，因此无此顾虑。

（2）机械式开关的动作速度较一般的开关为快，一般开关的启闭时间是以毫秒（ms）来计算的，贴片三极管开关则以微秒（μs）计。

（3）贴片三极管开关没有跃动（bounce）现象。一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作，然后才能逐渐达到稳定状态。

（4）利用贴片三极管开关来驱动电感性负载时，在开关开启的瞬间，不致有火花产生。反之，当机械式开关开启时，由于瞬间切断了电感性负载样上的电流，因此电感之瞬间感应电压，将在接点上引起弧光，这种电弧非但会侵蚀接点的表面，亦可能造成干扰或危害。

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