三极管的基本原理和实例说明
怎么设计三极管电路，使三极管的工作电流最大？三极管有三个工作区间：截止、放大和饱和，三极管达到饱和时工作电流是最大的，那么怎么设计使三极管工作在饱和区呢？
三极管的基本原理
为了让新手更了解三极管的用法，下面先简单介绍一下三极管的基本原理，三极管一共有三个引脚，也就是三极管的三个极：基极、集电极和发射极，三极管由两个pn结组成， 其组合不同而分为npn和pnp两种类型，其构造及符号如下图所示。
三极管属于电流型控制元器件，也就是小电流控制大电流，其有三个工作区间：截止区、放大区和饱和区。截止区的条件（假设be的压降为0.6v）：ube＜0.6v（npn），ube＞-0.6v（pnp），此时ib=0,ec之间的内阻很大（相当于开路）。
放大区：ube≈0.6v，ib有电流，满足ic=βib，ie=(β+1)ib，也就是说ib越大则ic就越大，β为三极管的放大倍数，此时发射结正偏，集电结反偏。
饱和区：当基极电流继续增大而集电极电流不再增大时（趋于稳定），此时三极管达到饱和，饱和时三极管的集电结正偏，发射结正偏。
实例说明
（1）npn三极管控制原理，原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50，最大ic电流为500ma，be的压降为0.6v（三极管选型时会有相应固定的参数）。
当基极输入电压uin＜0.6v时，基极-发射极（be）的pn结处于截止状态，ib无电流，所以三极管截止，ce之间的内阻很大，ic几乎为零，可认为是开路状态，led指示灯不亮。
当uin＞0.6v时，基极-发射极（be）的pn结导通，pn结的压降为0.6v，此时基极有电流，根据欧姆定律：基极电流ib=（uin-0.6）/r1。若三极管处于放大区，满足公式ic=βib，已知三极管ic最大电流为500ma，即饱和电流为500ma，由ic=βib，可得ib=ic/β，将ic=500ma，β=50，代入可得ib=ic/β=10ma，也就是当基极电流ib=10ma时，三极管处于饱和临界点状态。
由ib=（uin-0.6）/r1可知，改变输入电压和电阻r1的值可改变基极电流ib，假如输入电压是固定值，可通过改变限流电阻r1的值使三极管工作在饱和区。比如，若输入电压为5v，怎么使三极管处于饱和区呢？ib=（uin-0.6）/r1得r1=（uin-0.6）/ib，先由三极管的最大ic值和β系数推出三极管饱和时所需的控制电流ib值（上文已求出三极管饱和时所需ib=10ma），代入公式得r1=（5v-0.6v）/10ma=440ω。也就是说r1＞440ω时，三极管工作于放大区，当r1≤440ω时，三极管处于饱和区，饱和区时，r1的值最好在临界值附近，不要太小否则基极电流过大而烧毁三极管。
▲npn三极管控制原理
（2）pnp三极管控制原理，原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50，最大ic电流为-500ma，eb的压降为0.6v（三极管选型时会有相应固定的参数）。
当输入电压uin＞4.4v时，基极无电流，三极管截止；
当输入电压uin＜4.4v时，发射结正偏导通，基极有电流，控制限流电阻r2的大小可改变基极电流，从而使三极管工作于放大区或饱和区。
计算方法：r2=5v-0.6v-uin/ib，而ic=βib即ib=ic/β，所以r2=(5v-0.6v-uin)β/ic,若要求输入电压为0v时三极管处于饱和状态，则r2=(5v-0.6v-0)*50/500ma=440ω。
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放大区：ube≈0.6v，ib有电流，满足ic=βib，ie=(β+1)ib，也就是说ib越大则ic就越大，β为三极管的放大倍数，此时发射结正偏，集电结反偏。
饱和区：当基极电流继续增大而集电极电流不再增大时（趋于稳定），此时三极管达到饱和，饱和时三极管的集电结正偏，发射结正偏。
实例说明
（1）npn三极管控制原理，原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50，最大ic电流为500ma，be的压降为0.6v（三极管选型时会有相应固定的参数）。
当基极输入电压uin＜0.6v时，基极-发射极（be）的pn结处于截止状态，ib无电流，所以三极管截止，ce之间的内阻很大，ic几乎为零，可认为是开路状态，led指示灯不亮。
当uin＞0.6v时，基极-发射极（be）的pn结导通，pn结的压降为0.6v，此时基极有电流，根据欧姆定律：基极电流ib=（uin-0.6）/r1。若三极管处于放大区，满足公式ic=βib，已知三极管ic最大电流为500ma，即饱和电流为500ma，由ic=βib，可得ib=ic/β，将ic=500ma，β=50，代入可得ib=ic/β=10ma，也就是当基极电流ib=10ma时，三极管处于饱和临界点状态。
由ib=（uin-0.6）/r1可知，改变输入电压和电阻r1的值可改变基极电流ib，假如输入电压是固定值，可通过改变限流电阻r1的值使三极管工作在饱和区。比如，若输入电压为5v，怎么使三极管处于饱和区呢？ib=（uin-0.6）/r1得r1=（uin-0.6）/ib，先由三极管的最大ic值和β系数推出三极管饱和时所需的控制电流ib值（上文已求出三极管饱和时所需ib=10ma），代入公式得r1=（5v-0.6v）/10ma=440ω。也就是说r1＞440ω时，三极管工作于放大区，当r1≤440ω时，三极管处于饱和区，饱和区时，r1的值最好在临界值附近，不要太小否则基极电流过大而烧毁三极管。
▲npn三极管控制原理
（2）pnp三极管控制原理，原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50，最大ic电流为-500ma，eb的压降为0.6v（三极管选型时会有相应固定的参数）。
当输入电压uin＞4.4v时，基极无电流，三极管截止；
当输入电压uin＜4.4v时，发射结正偏导通，基极有电流，控制限流电阻r2的大小可改变基极电流，从而使三极管工作于放大区或饱和区。
计算方法：r2=5v-0.6v-uin/ib，而ic=βib即ib=ic/β，所以r2=(5v-0.6v-uin)β/ic,若要求输入电压为0v时三极管处于饱和状态，则r2=(5v-0.6v-0)*50/500ma=440ω。
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