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一文搞懂三极管的工作原理

高工
2025-09-23 08:36:03     打赏

前言

我们多多少少都知道三极管的作用是放大信号,但我猜你们有些人应该没怎么明白其工作原理吧?反正我之前只知道三极管是用来放大信号的,怎么实现的就不清楚了,而且网上大多数都讲的不怎么好,本篇文章,我们就来详细聊聊,保证一看就懂。


认识三极管

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三极管封装图

三极管可以分为NPN和PNP类型,划分依据为掺杂的元素相反

下面,以NPN三极管为例

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NPN三极管符号图

当基极的电压小于0.7v(一般为阈值电压)时,NPN三极管呈截止状态

在之前写的【mos管】这篇中,已经详细介绍了如何构建一个PN结,以及为什么有单向导通的特性,所以在此不再过多赘述,如不明白的可以翻看我之前写的那篇,也是一看秒懂

让我们来看看三极管是如何构建的?

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三极管掺杂浓度图

将三极管划分为三个区域

发射区E(掺杂大量电子,浓度最高)

基区B(掺杂极少的空穴,宽度最小)

基电区C(掺杂成长的电子,宽度最大)

为什么要这么划分呢?

请继续往下看

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三极管不导通图

如果在三极管两端接入电源,会发现不管电源是正着接还是反着接,三极管都截止

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三极管导通图

解决方法:先在发射极E和基极B加上电源,这时PN结导通,再给发射极E和集电极C加上电源,这时集电极的电子就会往右移,同时中间就会形成耗尽层,如图上画的;每当基极有一个空穴,从发射极就会涌来大量电子,这时只有少量电子会形成基极电流,而多出来的电子会以β倍的数量会突破耗尽层,漂移到集电极。

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三极管导通图

发射极电子多,基极空穴少,这样由于同性相斥,是不是发射极就有很多电子就突破中间耗尽层漂移到集电极呢?

集电极的电子又会流回发射极,相当于有两路的电子都流回发射极,那发射极的电流等于β倍集电极电流加基极电流,是吧?

明白了这些,就可以解释为什么要这么划分区域?

发射极掺杂高浓度电子,是为了有更多电子充分流向基极和集电极

基极掺杂极少空穴和宽度,是为了让更多电子漂移到集电极

试想一下,如果基极电流越大,是不是漂移到集电极的电子越多,集电极的电流就是输出电流,这就是小电流控制大电流的特性

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三极管导通示意图

先看左图,当基极的电流发生变化,就会产生相应多的电子流向集电极

再看右图,因为电子和电流方向相反,所以只要基极电流大于阈值电流,集电极就会和发射极导通大电流

举个形象的图片说明一切

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水龙头示例图

随着水龙头(集极)打开的多少,就会有相应的水流(电流)流向发射极,最后基极的水流和集电极的水流汇总,一起流向发射极,形成大水流



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