• 在看这篇文章之前请务必确保掌握PN结、二极管原理详解与应用中的内容
• 对于三极管的符号、PNP和NPN的区别等基础知识这里不做讲解
  

  文章目录

  • 1 原理
  • 2 特性
  • • 2.1 电流
    • 2.2 输入特性：I_B与U_BE
    • 2.3 输出特性：I_c与U_CE
    • 2.4 放大、饱和、截止

1 原理

先以NPN三极管为例：

• 图中集电极电子应该画少点(掺杂少)，尺寸应画高些(体积大，不易发热)，后面会有说明

基极和发射极正偏，所以发射极的电子会扩散到基极。由于集电极和基极PN结反偏，其耗尽区增大，方向为N->P的电场增大。此时增大电压不像正常浓度掺杂的PN结一样随着电压增大而漂移电流几乎不变，因为基极的掺杂很少且很薄，所以扩散到基极的电子几乎没有时间与基极的空穴结合(仅有少部分结合)，大部分电子可以很容易到达上面反偏PN结的内电场而进入集电极。
工艺制作：
（1）基极：必须非常薄、掺杂浓度非常低
（2）发射极：向基极注入电子，所以掺杂要很多
（3）集电极：严格来说，可以不管集电极的掺杂的多少，但我们不希望C-B的PN结被击穿，所以要保证其很大的击穿电压。回忆一下齐纳二极管，其掺杂高，所以击穿电压小。而现在基极掺杂很少，所以集电极掺杂越少，击穿电压就会越大。所以集电极的掺杂应该要少。

• 在某些晶体管中集电极掺杂浓度介于基极和发射极之间，而有些晶体管集电极掺杂比基极还少，所以没有硬性规定

（4）尺寸：集电极尺寸应该比基极大，这样电流流过时，不会那么容易发热；而基极为了高掺杂，所以不能太大。

所以实际的三极管可能是这样的：

2 特性

以下以共射极放大器为例分析

2.1 电流

从基极出来的电子和从集电极出来的电子最终都会回到发射极(B、E、C最终都接地)，当作注入电子。即I_E=I_B+I_C。

2.2 输入特性：I_B与U_BE

• 当U_BE<0.7V时，B和C极几乎没有电流
• U_BE>0.7V时，I_B激增，但是I_B相对于I_C来说还是很小。
• 如果增大U_CE，则上面PN结的耗尽区增大，则U_BE需要更大，I_B的才会开始激增。但这个变化很小，所以可以认为U_CE不影响U_BE的大小。
  

2.3 输出特性：I_c与U_CE

当U_C的值低于0.7V时，上面的PN结正偏。假设是0.3V，U_BC=0.7-0.3V=0.4V，耗尽区宽度减小，C极电子可能会扩散到B极，而E极扩散到B极的电子，还是会扩散到C极，但没以前那么容易了。所以此时I_C会随着U_CE的减小而减小。

2.4 放大、饱和、截止

如图所示，假设晶体管放大倍数为100倍，C极接3V然后一个1K电阻，此时C极最大电流I_Cmax=3mA。
（1）截止区：当U_BE＜0.7V时截止，此时I_B≈I_C=0，C极电阻没有压降，所以U_CE达到最大值3V
（2）放大区：U_BE≈0.7V且β*I_B<I_Cmax，前面说了这个压降几乎不受U_CE影响，对于Si一般是0.7V。此时，0V<U_CE<3V。
（3）饱和区：U_BE≈0.7V且β*I_B>I_Cmax，由于C极电流不可能高于3mA，所以I_C保持在最大3mA不能再升高，U_CE=0。

开关作用：

• 饱和区时，C极电流最大、U_CE=0，相当于CE极短路
• 截止区时，C极没有电流、U_CE达到最大值，相当于CE极开路