这一章在干嘛?

认识 BJT(三极管):两个背靠背的 PN 结、三种接法(共基 / 共射 / 共集)、两组特性曲线,以及 β 的来历。学完你能看懂三极管数据手册,也会用万用表判断引脚。

3.1 结构:两层三明治

3.2 共基组态:α 的舞台

3.3 共射组态:β 的天下(最常用)

3.4 共集组态:射极跟随器

3.5 工作区:放大 / 饱和 / 截止

3.6 封装、引脚与万用表检测

3.1 结构:两层三明治

BJT 是「N-P-N」或「P-N-P」三层半导体三明治,对应三个区:发射区 E(掺杂最浓,负责发射载流子)、基区 B(最薄,几微米)、集电区 C(面积最大,负责收集)。

原书图 3.3 原书图 3.3:pnp 与 npn 两类三极管的结构与表示

两个 PN 结:

发射结(B-E 之间)和集电结(B-C 之间)。放大状态 = 发射结正偏 + 集电结反偏,记住这句话,后面全靠它。

原书图 3.4 原书图 3.4:给三极管加电:发射结正偏、集电结反偏

3.2 共基组态:α 的舞台

以基极为公共端:输入加在 E-B,输出取自 C-B。电流关系是 IC = α·IE,α 略小于 1(典型 0.98~0.998)——它「放大」的是电压和功率,不是电流。

原书图 3.6 原书图 3.6:共基组态的记号与符号:pnp 和 npn

原书图 3.8 原书图 3.8:共基输出特性:I_C 几乎只由 I_E 决定,是个不错的恒流源

3.3 共射组态:β 的天下(最常用)

发射极为公共端,输入走基极。此时 IC = β·IB——基极毫安级的小电流,能控制集电极几百毫安的大电流,β 典型 50~400。

原书图 3.12 原书图 3.12:共射组态的记号与符号:注意箭头方向区分 npn / pnp

原书图 3.13 原书图 3.13:共射特性曲线:(a) 输入特性像二极管;(b) 输出特性是一簇水平线

输出特性里有个倒寄生的尾巴:ICEO(基极开路时的漏电流),温度越高越大,是锗管的顽疾。

原书图 3.15 原书图 3.15:I_CEO 的电路含义:基极开路,C-E 之间仍有漏电流

β

dc

= I

C

/ I

B

β

ac

= ΔI

C

/ ΔI

B

α = β / (β + 1)

原书图 3.16 原书图 3.16:从输出特性曲线上读出 β:取两条曲线的 ΔI_C 与 ΔI_B 相除

3.4 共集组态:射极跟随器

集电极为公共端,输出从发射极引出——电压增益 ≈ 1(输出「跟随」输入),但电流增益大。常做缓冲级:高阻抗进、低阻抗出。

原书图 3.21 原书图 3.21:共集组态(射极跟随器)的接法

3.5 工作区:放大 / 饱和 / 截止

输出特性图上,三极管有三个「住处」:

原书图 3.22 原书图 3.22:线性(放大)区:曲线平坦、间距均匀,Q 点住这里最舒服

工作区发射结集电结用途
放大区正偏反偏信号放大
饱和区正偏正偏开关「闭合」,V_CE ≈ 0.2 V
截止区反偏 / 零偏反偏开关「断开」,I_C ≈ 0

3.6 封装、引脚与万用表检测

常见 TO-92 / TO-220 封装面对字面引脚朝下,但不同型号 E-B-C 排列不同,务必查手册:

原书图 3.30 原书图 3.30:典型三极管的引脚识别方法

数字万用表 hFE 档:

把三极管插进对应 NPN / PNP 插孔,能读出 β 且数值合理 → 管子是好的。用二极管档测:B-E、B-C 应像两个二极管(0.6~0.7 V),C-E 之间应开路。