一文讀懂三極管的工作原理和應用

作為一種應用廣泛的雙極性晶體管器件，三極管是一種具有放大功能的半導體器件，比較常見的三極管由三層半導體材料組成。雙極性晶體管能夠放大信號并具有較好的功率控制、高速工作以及耐久能力，在電機、LED驅(qū)動器、音頻等電路中應用。

1、三極管的工作原理

要想明白三極管如何工作，首先得懂得三極管的組成結(jié)構(gòu)。三極管有三個極，基極、集電極、發(fā)射極，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是由重摻雜的半導體材料制成，而基區(qū)則是輕摻雜的。

三極管工作原理是基于半導體材料的PN結(jié)特性和電荷控制原理，通過控制基極電流，可以實現(xiàn)對集電極和發(fā)射極之間電流的放大和開關(guān)控制。

三極管的基區(qū)復合空穴主要是由基極提供，基極是用于激活晶體管，集電極也就是三極管的正極，收集電荷，發(fā)射極是三極管的負極，發(fā)射電荷載流子。發(fā)射區(qū)和集電區(qū)與基區(qū)之間通過PN結(jié)相連。在PNP型中，發(fā)射區(qū)和集電區(qū)是P型半導體，而基區(qū)是N型半導體。電流從集電區(qū)流向發(fā)射區(qū)。

2、三極管的應用

三極管的不同工作狀態(tài)可以作不同用途。例如，三極管工作在線性放大區(qū)，可以用于設(shè)計線性穩(wěn)壓器，工作在截止區(qū)和飽和區(qū)，可以用來作開關(guān)電源中的開關(guān)。三極管在放大器、振蕩器、開關(guān)電路、邏輯門電路等應用，在音響、電話、揚聲器、LED驅(qū)動電路等場景使用。

放大作用

當在基極和發(fā)射極之間加上一個小的輸入信號（電壓或電流）時，由于基區(qū)很薄且摻雜濃度低，基區(qū)中的電荷會迅速改變。這些電荷的變化會影響集電區(qū)和發(fā)射區(qū)之間的電流，從而在集電極和發(fā)射極之間產(chǎn)生一個放大了的輸出信號。

開關(guān)作用

當基極電流為零時，三極管處于截止狀態(tài)，集電極和發(fā)射極之間幾乎沒有電流流過。當基極電流增加到一定程度時，三極管進入飽和狀態(tài)，集電極和發(fā)射極之間的電流達到最大值。通過控制基極電流，可以使三極管在截止和飽和狀態(tài)之間切換，從而起到開關(guān)的作用。

NPN三極管的電流是往管子內(nèi)流，即基極和集電極電流流向發(fā)射極,NPN管子，Uc > Ub > Ue 即此時發(fā)射極電位最低，集電極電位最高。

以合科泰生產(chǎn)的兩款NPN三極管S8050和S9013為例，它們具有各自的特性和應用場景。

合科泰生產(chǎn)的這款NPN三極管S8050具備高頻放大能力，在電話和音響中廣泛應用。它集電極基極能承受最大電壓40V，發(fā)射極基極承受最大電壓5V，最大放大倍數(shù)達400，耗散功率0.3W。

（S9013LED驅(qū)動電路中的應用）

合科泰生產(chǎn)的另一款NPN三極管S9013是一款中功率三極管，具有強大的放大能力，在音響中廣泛應用。它集電極基極能承受最大電壓40V，發(fā)射極基極承受最大電壓5V，最大集電極電壓0.5A，最大放大倍數(shù)達400，耗散功率0.3W。

S8050和S9013三極管的區(qū)別是，一個是高頻三極管，一個是低頻三極管，客戶可以根據(jù)自己的使用場景選擇合適的管子。