双极型晶体三极管

7.4.3　双极型晶体三极管

1.基本结构和符号

双极型晶体三极管又称三极管，通常简称晶体管。晶体管根据组成材料分为NPN型晶体管和PNP型晶体管，它们的图形符号如图7.4-7所示。由于两种材料的晶体管的工作特性类似，下面围绕NPN型晶体管讨论。

图7.4-7　晶体管结构示意图及电路符号

2.晶体管的工作区

图7.4-8　晶体管的工作区域

晶体管的工作区域如图7.4-8，共分为三个工作区，即截止区、放大区和饱和区，由其外部条件决定。

(1)截止区

当晶体管的基-射极之间电压U_BE＜U_T(死去电压)时，基-射极之间电流为0(i_B=0)，这造成集-射极间电流也几乎为0(i_C≈0)，晶体管处于截止区，集-射极之间如同断开。

(2)饱和区

若晶体管的基-射极间及基-集极间均加正向电压，则其集-射极间几乎无电压，(u_CE≈0)，晶体管处于饱和区，集-射极之间好似短路。

(3)放大区

若晶体管的基-射极间加正向电压、基-集极间加反向电压时，晶体管处于放大区。处于放大区的晶体管，集电极电流与基极电流成正比，二者满足关系式:I_C=βI_B(β为晶体管的电流放大系数)，因此，放大区也称线性区。此时，对于NPN型晶体管，存在以下关系:

U_BE≈0.7V，u_CE＞U_CES，i_C＜I_CS

晶体管三个工作区所对应的工作条件如图7.4-9。

图7.4-9　晶体管放大电路及其工作状态

以上描述电路电压、电流用的文字符号的含义:大写英文字母表示恒定量，小写英文字母表示随时间变化的量，大写英文角标表示直流量，小写英文角标表示交流量。例如U_CE表示该电压固定不变，u_CE表示该电压的大小随时间变化、但方向不变，u_ce则表示该电压是交变的。

3.晶体管的开关状态和放大状态

晶体管有两种工作状态，即开关状态和放大状态。

晶体管处于截止区，集-射极之间如同断开，可用开关的断开状态表示;晶体管处于饱和区，集-射极之间好似短路，相当于开关的闭合状态。这两种状态合称为开关状态，数字电子电路中晶体管就是处于开关状态。

晶体管工作于放大区时，晶体管的状态为放大状态。模拟电子电路中，晶体管工作于放大状态。

4.晶体管处于放大状态时的小信号模型

晶体管放大电路的主要目的是对小信号(微弱信号)进行无失真放大，当晶体管工作于放大区时，可将晶体管用一个等效模型——小信号模型表示，如图7.4-10所示。

图7.4-10　晶体管小信号模型

图中电阻r_be可按下式估算:

图7.4-11　例7.4-3图

【例7.4-3】晶体管共集电极放大电路如图7.4-11所示，设U_BE=0.7V，β=100。

(1)求晶体管静态工作点(I_B，I_E，U_CE)，并判断晶体管的工作状态;

(2)设R_B为可调电阻，当希望进一步调高静态工作点时，应如何调节R_B。

解:(1)设I_B≈0，则U_E≈2.5－0.7=1.8V，U_CE=13.2 V，

所以，晶体管的工作在放大区;