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三极管工作原理

三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫做集电极C，基极B，发射极E。分

成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三

极管放大电路的基本原理。

一、电流放大

下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示，我们把从基极B流至发射极E

的电流叫做基极电流Ib；把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。

这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电

流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制（假设电源能

够提供给集电极足够大的电流的话），并且基极电流很小的变化，会引起集电极

电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流

变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大

倍数（β一般远大于1，例如几十，几百）。如果我们将一个变化的小信号加到

基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导

致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计

算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻

上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。

二、偏置电路

三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。

首先是由于三极管BE结的非线性（相当于一个二极管），基极电流必须在输入

电压大到一定程度后才能产生（对于硅管，常取0.7V）。当基极与发射极之间

的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远

比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变

（因为小于0.7V时，基极电流都是0）。如果我们事先在三极管的基极上加上

一个合适的电流（叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，

所以它被叫做基极偏置电阻），那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，

小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极

上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那

些增加的信号放大，而对减小的信号无效（因为没有偏置时集电极电流为0，

不能再减小了）。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流

变小时，集电极电流就可以减小；当输入的基极电流增大时，集电极电流就增

大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。

三、开关作用

下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制（Rc

是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压），集电极电流是不能无

限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就

进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状

态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭

合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集

电极电流为0（这叫做三极管截止），相当于开关断开；当基极电流很大，以

至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，

那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。

四、工作状态

如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，

集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时（大于流过灯泡的电流除以三

极管的放大倍数β），三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控

制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流

来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会

随着增加（在三极管未饱和之前）。

对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，

因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。

检测三极管的口诀

三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功，为了帮助读者迅速

掌握测判方法，笔者总结出四句口诀：“三颠倒，找基极；PN结，定管型；顺

箭头，偏转大；测不准，动嘴巴。”下面让我们逐句进行解释吧。

一、三颠倒，找基极

大家知道，三极管是含有两个PN结的半导体器件。根据两个PN结连接方式不同，

可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管，图1是它们的电路符号和

等效电路。

测试三极管要使用万用电表的欧姆挡，并选择R×1