三极管的作用 三极管工作原理

三极管的工作原理 


三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射极接法为例（信号从基极输入，从集电极
输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极
电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基
极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流
的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC
/ΔIB, Δ表示变化量。），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。 

三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫 建立偏置 ，否则会放
大失真。 

在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将电流放大转换成电压放大：当基极电压UB升高时，IB变大，
IC也变大，IC 在集电极电阻RC的压降也越大，所以三极管集电极电压UC会降低，且UB越高，UC就越低，
ΔUC=ΔUB。仅供参考，请参考有关书籍。


三极管的作用一   设计反相器管

我们知道三极管相当于一条通道，在这条通道上电流出发的那一端叫做源极，而电流到达的那一端叫做
漏极，控制电流通断的那个电极叫做栅极，那么栅极需要带上什么样的电压才表示通道导通呢？一般情
况下，栅极对源极的电压为0V时，表示关断，栅极上带 0.7V以上的电压时，表示导通，应该注意栅极
电压是对源极而言的。

上述的 MOS三极管我们叫它 N型 MOS管，对应的，还有一种 P型 MOS 管， P型 MOS管的特性正好完
全相反，电流从漏极出发到达源极，栅极带上比漏极低于0.7V以下的电压时， MOS管导通。

如果规定只能用一种类型的 MOS管，我们也能设计出集成电路来，想当初的半导体工艺只适合于做 N型
一种类型的 MOS管，那时侯的集成电路大部分是NMOS集成电路，我们熟悉的早期的 Z80、8048等，都
是用 NMOS工艺制造的。后来，发展了在同一个芯片上做两种不同类型 MOS管的工艺，叫做CMOS工艺，
现在已是半导体行业的主流工艺。

N 管和 P管的版图设计并没有什么不一样，只要对其类型做一个标记就可以了，这个标记用来通知制造
集成电路的人把这些管子做成某一类型的管子，在下图中我们把 P管用虚框圈起来作为标记。

 三极管的作用二   设计集成电路  
设计集成电路也很简单，不过就是把那些三极管连接起来，用什么来连接呢？总不至于用电烙铁和焊锡
丝之类的方法吧？在集成电路里不用这种方法，用的是类似于双面线路板的方法，双面线路板上的过孔
将线路板的两面连接了起来，在集成电路了也用了过孔，两层导电材料分别是铝和多晶硅，铝可以越过
各种区域通到任何地方而不受限制，但多晶硅可不可以呢？好象可以，可是，的多晶硅越过有源区时，
有源区变成了一个受多晶硅控制的电流通路：一个多余的三极管，这不是我们所希望的，所以，我们在
这里增加一条规则：多晶硅不能跨越有源区。按这样的规则连接两各三极管，我们就设计了一个含有一
个反相器的简单的集成电路。 

三极管的作用当然远远不止上面这些，三极管是电子设计中不可缺失的一部分。