三极管即 BJT 双极型晶体管。

三极管放大时，关心的是信号失不失真。

三极管的放大并不是说凭空就增加了能量，能量不会凭空出现，也不会凭空消失。

三极管是流控型元器件，通过基极控制集电极的电流，由于集电极电压不变，所以控制的是功率。

不得不注意的是，尽管在模电教材里会有各种放大电路，共基，共集，共射等，各种复杂的计算公式，曲线，电路等效模型等天花乱坠的东西，学起来非常费劲。

但实际上 90% 工作，可能我们主要关注一个参数就行了，那就是电流放大倍数β，其它的通通用不到。

而且我们做产品，如果真要放大信号，那也是使用各种集成运放，不可能说是拿三极管搭建运放电路，多此一举。

绝大多数情况，我们是把三极管当作一个低成本的开关来使用的，作为开关，虽然 MOS 可能更为合 适，不过三极管价格更低，在小电流场景，三极管反而是用得更多的。

工作原理

三极管由两个 PN 结组成，NPN三极管：

• 基区：薄且杂质浓度低。引出基极引脚。

• 集电区：面积大且杂质浓度低。引出集电极引脚。

• 发射区：杂质浓度高。引出发射区引脚。

（一）截止（发射结反偏，集电结反偏。）

三极管不工作。

• 正偏：P 区电压 > N 区电压

• 反偏：P 区电压 < N 区电压

（二）放大（发射结正偏，集电结反偏。）

如图为共射放大电路：

左侧的 PN 结加正向电压，扩散运动形成发射极电流$I_E$。

电子从发射区向基区移动，少部分电子进入基区与空穴复合形成基极电流$I_B$，因为基区很薄且浓度低，空穴少。并且加了反向电压，大部分电子都跑到集电区了。

在外电场的作用下，大部分的电子从基区穿过集电结到达集电区，漂移运动形成集电极电流$I_C$，由于集电区的面积很大且杂质浓度低，电流$I_C$远大于$I_B$，起到了电流放大的效果。

$R_b$、$R_c$为限流电阻，本质是两个 PN 结，导通后近似短路，电流很大。

在放大状态下，$I_C$和$I_B$存在一定的关系，β 为放大倍数，通常在几百倍。。

（三）饱和（发射结正偏，集电结正偏。）

发射结正偏，集电结正偏，即两个 PN 结都导通。

单片机输出3.3V，(3.3 - 0.7 ) /1k*1k=2.6V，基极电压为 2.6 V，而LED那里，跟地之间只有三极管CE之间的压降，约0.2V，P > N正偏，满足条件。

饱和状态下，电子从发射区到基区，集电区由于正偏，收集电子的能力很弱，因此基区堆积了大量的电子，基区电子的浓度大于集电区，发生扩散运动，表现为CE之间导通，导通时CE之间的压降非常小，只有零点几伏。

饱和是一种“满”的概念，就是输入再多也无法让输出显著增加。

即使增大$U_{BE}$使$I_B$增大，$I_C$也基本不变，因为基区的电子的浓度太高了，扩散运动的速度达到了瓶颈。

共射特性曲线

（一）输入特性曲线

研究输入特性，那就要保证输出变量$U_{CE}$不变，输入变量$U_{BE}$变化，上面是一簇输入曲线。

当$U_{CE}$增大时，相同的$U_{BE}$下，基极电流$I_B$减小。因为$U_{CE}$的增大加强了集电结的漂移运动，进入基区的电子变少了，基区的复合运动减弱，导致电流减小。

当$U_{CE} \ge 1$时，曲线几乎不变了。因为$U_{CE}$到 1V 时，外电场已经强大到能把基区绝大多数的电子都吸过去了，再增大也没有多少电子可以吸了，因此电流不会明显变化了。

（二）输出特性曲线

研究输出特性，那就要保证输入变量$I_B$不变，输出变量$U_{CE}$变化，上面是一簇输出曲线。

主要参数

迪嘉 MMBT3904T

绝对范围

超过即损坏。

$P_C$集电极耗散功率，三极管的主要功耗在集电极-发射极回路，因此$V_{CE}*I_C<=P_C$，否则会过热烧毁。

参数上的 O 表示，其它端开路情况下。X 表示，特定条件下测得。

（1）耐压相关

$V_{(BR)EBO}$：发射极与基极耐压

$V_{(BR)CBO}$：集电极与基极耐压

$V_{(BR)CEO}$：集电极与发射极耐压

（2）电流相关

$I_{CEX}$

$I_{EBO}$

（3）速度相关

$t_d$：

$t_r$：

$t_s$：

$t_f$：

（4）放大参数

直流放大系数$h_{FE}$，就是常说的 β

（5）寄生电容

三极管作为开关时应考虑参数：

三极管放大时应考虑参数：

放大电路分析

等效电路

选型

三极管选型：

（1）先看集电极电流，这个代表着驱动能力。看手册中hFE最大的电流值，而不是绝对参数的极限值。所以我在选型的时候主要看hFE最大的时候的电流，然后不超过绝对电流就行了

这句话好像不对，好难。

（2）

做开关时，不用太关注 hFE的稳定性。

应用电路

三极管的应用电路几乎都是作为开关，也就是在饱和区（导通）和截止区（不导通）切换。

作为开关了，就不需要考虑 hFE 的稳定性了，因为不是放大电路了。

关键是求出 Rc 和 Rb 的阻值。

这个我现在还没有深刻的理解，只能先按照被人的经验。

开关有两种状态：0V 和 1.8/3.3/5V

0V 不用考虑，把 Vbe =0 就行了。

重点是怎么保证导通的时候，三极管能饱和导通。

有一个经验公式是 $I_B > I_C / 10$

Ic由负载决定，不由三极管决定。

比如驱动 LED 灯：

查阅手册知道压降为 2.2V，最大正向电流为20mA，不需要那么亮，就取10mA，那么 $R_c = \frac{5 - 2.2}{0.01}=280Ω$，所以选取标准电阻 270Ω 或 300Ω 都行。

$I_B(min)=I_C / 10 = 0.001 A$

$R_b(max) = (3.3 - 0.7)/0.001=2.6 K$

所以可以选取电阻 2.2 K，用小一点的 1 K 也行，但是电流大一点，耗电一点。

以安美森 MMBT3904TT1G 为例。

下面的这个解释是错的，自己瞎想的，待修正。

验证这个的正确性：

看手册，10mA后放大倍数开始变小，把10mA当做临界区，超过10mA就是饱和了，集电极电流$I_B(min)=I_C/β= 0.0001A$，所以电流比这个大就行了，能确保进入饱和区。

对于 NPN 三极管：

• 温度上升，$h_{FE}$增大。（三极管做开关时温度不用太考虑。）

• $I_C$增大，$h_{FE}$增大，但增大到一定程度会骤降。

三极管开关加速电容，VIN变化时，电容相当于短路，那这样R2是不是没作用了，不就烧毁了？？？

驱动 LED 灯

电平转换，反相

作用：

• 信号反相：输入高电平输出低电平

• 3.3V和5V转换：输入的信号是3.3V，输出的信号是5V，把VCC接5V就行了。

蜂鸣器电路

三极管作为开关。

电磁式蜂鸣器需加二极管

三极管作为开关时它的切换速度由什么决定的？

电磁式分蜂鸣器

驱动 MOS 开关

三极管本身可以做开关，为什么还要驱动一个 MOS 开关。