認識晶體管

陳江萍

摘要：晶體管是電器中常用的電學元件，盡管中學物理中沒有過多的介紹，但了解一些晶體管最基本的知識，對你學習物理和做一些小設計有幫助.

關鍵詞：晶體管；二極管；三極管

晶體管是由半導體材料制作而成.使用的半導體材料有兩種，一種是鍺半導體，一種是硅半導體，現在都是以后者居多.

晶體管可分為晶體二極管和晶體三極管.

晶體二極管有PN結，主要特點就是單向導電性.二極管種類可分為一般二極管，穩壓二極管，變容二極管等，使用時可根據電路要求，選用不同種類的二極管.

晶體三極管有三個引腳，根據PN結的排序不同可分為兩種類型.一類是PNP型，一類是NPN型.晶體管的基本參數，大家可以查晶體管手冊.

三極管的基本電路有三種，一種是共發射極電路，如圖1（a），第二種是共基極電路，如圖1（b），第三種是共集電極電路，如圖1（c）三種電路中，第一種電路的放大倍數最大，較常用.第二種電路的截止頻率最高，一般用于高頻放大電路.第三種電路（又稱射隨器），一般用于前后級的阻抗匹配.

三極管要正常工作，就必須給它提供一個合適的工作狀態，提供工作狀態的電路稱為偏量電路.現就最常用的共發射極電路的三種偏置電路介紹如下.

固定式偏置電路，如圖2（a），由于晶體三極管的熱穩性差，發熱后會產生惡性循環，導致晶體管的損壞，所以固定式偏置電路只用于小信號放大電路.

1.電壓負反饋偏置電路

如圖2（b），這里的[WTBX]Rb沒有接在電源的正端，而接到了Rc的下方，這樣做的目的可以提高電路熱穩定性.原理是當晶體管因發熱，參透電流增大，導致集電極電流Ic上升，使得集電極負載電阻Rc上的壓降VRc增大，從而使晶體管集電極電壓Vc降低，通過Rb的反饋使基極電壓Vb下降，最終限止了集電極電流的進一步上升， （即Ic ↑→VRc↑→Vc↓→Vb↓→Ic↓）.該電路通過Rc上電壓的變化來限制Ic 的增大，所以此電路稱為電壓負反饋偏置電路.

2.電壓式電流負反饋偏置電路

如圖2（c），此電路有一最基本的要求就是：流過Rb1、Rb2的電流要大于晶體三極管基極電流的10倍以上.原理是當晶體管發熱導致集電極電流Ic上升，使得發射極電流Ie增大，從而使發射極電阻Re上的壓降VRe增大，晶體管基極與發射極之間壓差Vbe 減小，最終限止了集電極電流的進一步上升，（即Ic ↑→Ie↑→VRe↑→Vbe↓→Ic↓）.因流過Rb1、Rb2的電流10倍于Ib，所以Vb基本保持不變.此電路通過Rb1、Rb2來基本穩定晶體三極管的基極電壓，通過Re上電流的變化來控制集電極電流的目的，所以稱之為電壓式電流負反饋偏置電路，它的控制能力最強，熱穩定性最好.

晶體管在電路中的工作狀態有三種：（1）截止；（2）放大；（3）飽和.在晶體管的放大電路中，三極管不能進入截止和飽和狀態，否則放大了信號就會產生失真.在晶體管的開關電路中三極管應工作在截止和飽和狀態，處于放大狀態的時間越短越好.

以上是一些晶體管最基本的知識，希望能給喜愛物理的朋友們有所幫助.

[江蘇省丹陽高級中學 （212300）]