各位同学大家好，之前我们学习了二极管的相关知识，今天我们就要进入一个更重要的元器件，晶体三极管的学习。这节课我们将从以下三个方面进行学习，三极管的结构与分类，电流放大作用、特性曲线。首先看第一部分，三极管的结构与分类。首先我们要有一个全局的认识。三极管它是一种用输入电流控制输出电流的电流控制型器件。这个在我们后面我们会讲到，核心是两个相互联系的偏极，一共有三个电极，在电路中主要用作放大和开关元件使用。先了解它的外形，不同功率的三极管封装形式不一样，图示为几种三极管的外形及引脚排列。功率大小不同的三极管，其体积和封装形式也不同。近年来生产的小中功率多采用硅酮塑料封装，大功率都采用金属封装，通常做成扁平形状，并有螺钉安装孔，有的大功率管制成螺栓形状，这样就能使三极管的外壳和散热器连成一体，便于散热。再深入到内部结构，三极管的核心是两个偏节，按组合方式不同分为NPN和PNP2类，这是最基本的分类。不管是哪种类型，内部都有三个区域，对应的是发射区、基区、集电区。对应引出的电极分别是发射极、基极和集电极，对应的分别用字母A、B、C来表示，其中发射区和基区之间的偏见叫做发射结。极电区和基区之间的偏诘叫做极电极。大家看屏幕上的结构示意图，NN型是NPN3层结构，PNP型是PNP的三层结构。电极标注和PN结位置要记清楚，这是理解三极管工作原理的基础。这里特别注意积蓄的特点，它非常薄，而且参照浓度低，这两个特点对三极管实现放大作用至关重要。后续我们会提到对应的电气符号是这样画了，对应的这个箭头是由基区指向发射区，或者是发射区指向N区。我们观察箭头可以知道对应的箭头箭头始终是由P指向N所以如果是PNP型对应的三极管，它的箭头是指向积极的，而对应的NPN型三极管对应的箭头同样也是由P指向N那么这个箭头的方向就是由积极指向发射极。最后是三极管的分类，除了按内部结构分为NPN和PNP之外，还有其他常见的分类方式。按制造材料分，可以分为规管和锗管，硅管受温度影响小，工作更稳定，所以在自动控制设备里大多用规管。按工作频率分。高于三兆赫兹的是高频管，低于三兆赫兹的是低频管。比如收音机里处理高频信号的用高频管，处理音频信号的用低频管。按功率分类可以分为耗散功率，小于一瓦的是小功率管，大于一瓦的是大功率管，和我们之前所说的封装方式对应，按用途分类有普通放大三极管和开关三极管，放大三极管主要用来放大信号，比如麦克风信号放大就靠它，开关三极管则用于控制电路通断，向数字电路里的逻辑控制。了解这些分类能帮我们在实际应用中快速选对三极管。接下来进入第二个部分，三极管的电流放大作用。这是三极管最核心的功能，也是我们学习的重点内容。首先要明确三极管的放大条件，不是随便接电路就能实现放大作用，必须满足两个节的偏执要求。第一个对应的是发射结正偏，发射结加正向电压，极电极加反向电压，也就是极电极反偏。那么发射结正偏对应的表达式对应的就是UB一大于我们的开启电压，对应的极电解反片就是UBC大于等于0。或者我们也可以换一种方式来表达，就是UCE大于等于UBE。大家看屏幕上的N片管电路示意图，积极通过电阻RB接电源正极，发射极接电源的负极，这样发射极就正偏了。集电极通过电阻rc接另一个更高电压的电源正极发射极还是接负极极电极就反偏了。只有满足这两个偏置条件，三极管才能进入放大状态，这是前提。一定要记住。满足条件后，三极管怎么实现电流放大作用呢？我们先看三个电极的电流关系，对应的发射极的电流I一等于集电极电流加上积极电流IB也就是I一等于IC加IB而放大作用主要看IC和IB的关系。这里有个关键参数叫做电流放大系数贝塔，它等于C除以IB也等于delta c除以德尔塔IB也就是积极电流变化量和对应的极电极变化量的比值。核心原理是当积极电流IB有一个微小变化时会引起集电极电流IC一个很大的变化。比如贝塔等于100时，IB增加十位，IC就能增加1毫，相当于把微小的电流信号放大了100倍，这就是电流放大作用的本质。比如在收音机里，天线接收到的微弱信号，经过三极管放大后，才能驱动扬声器发出声音，这就是放大作用的实际应用。这里我们特别要注意这两个公式，我们一定要牢记。在后面的计算题当中会使用到这两个对应的关系。另外在实际放大电路中，三极管的电极连接方式有三种。除了我们刚才示意图里的共发射极连接，共发射极连接指的就是以发射极作为公共端，输入信号接基极和发射极，输出信号接集电极和发射极，还有共基极连接对应的公积金连接，顾名思义就是以积极作为公共端。输入端为发射极和基极，输出端为集电极和基极。同样的共集电极连接。共集电极连接对应的公共端是以极电极作为公共端，对应的输入端是基极和集电极，输出端为发射极和集电极。不同的连接方式，电路的放大特性、扶贫特性都是不一样的。后续会学习具体的电路，但是我们重点以共发射极连接电路作为详细的一个研究重点，我们要理解有这三种连接方式。第三部分我们来学习三极管的特性曲线，它能直观反映三极管的电压和电流关系，是分析三极管电路的重要工具。特性曲线主要分为输入特性曲线和输出特性曲线。先看输入特性曲线，它反映的是三极管输入回路的电压和电流关系。对应的来说是在输出电压VCE为定值时，积极电流IB和对应的发射极电压VBE对应的曲线关系。从曲线能看到三个特点。第一个，当输入电压VB比较小的时候，积极电流几乎为零，对应的就是这一段区域。这一段对应的积极电流很小，我们通常可以记是认为是零。这个区间我们把它称为死区，和二极管的死区类似。第二，当VBE超过死区电压VTH之后，IB开始随着VBE的增加而上升。第三段三极管正常导通。正常导通时，发射极的正向电压基本固定，硅管约为0.7伏，折管约为0.3伏，这和二极管的导通电压很像。比如我们分析规管电路时，通常默认为VB一等于0.7伏，这会让电路计算更简便。再看输出特性曲线，它反映的是输出回路的电压与电流的关系。也就是基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC和集电极发射极电压VCVC对应关系的曲线。这条曲线能划分出三个重要的工作区域，每个区域的工作状态和应用场景都不一样。第一个对应的是截止区，习惯上把IB等于零那条曲线以下的区域叫做截止区。这个时候三极管的发射结反偏或者是零偏，集电结也反偏积极电流IB约为零集电极电流ic也约等于0，只有很小的穿透电流ICEO相当于三极管内部的电极之间开路，就像一个半开的开关，在开关电路中，三极管截止时就处于这个区域。第二个是放大区域，这是三极管实现放大作用的区域。这个时候三极管对应的发射结正偏集电结反偏最好满足我们之前所说的放大条件。这个区域最核心的特点是IC受IB的控制，IB变化一点，IC就会按贝塔倍变化，而IC几乎不受VCE的影响，因为对应的曲线基本是水平的。比如在放大电路中，三极管就工作在这个区域，把微小的输入信号放大。第三个对应的是饱和区，当VCE小于VBE时，这个时候发射极和极电极都处于正偏，这个时候IC不再受IB控制，即使IB增大，IC也基本不变，到达了饱和状态。这时候三极管的集电极和发射极之间呈现低电阻，就像一个闭合的开关。在开关电路中，三极管导通时就工作在这个区域。比如我们后面即将学习的数字电路中的开状态，就是三极管工作在饱和区。三极管输出特性的这三个区所对应的条件，我们一定要作为重点来进行把握，这对于以后我们学习用来判断三极管处于什么状态有非常重要的作用，学习完这三个模块，我们做三个练习题巩固一下。第一道题，关于三极管结构的说法正确的是哪个？选项A3极管有两个偏节组成，分别是发射极和极电极，这和我们讲的结构一致是对的。选项B只说是偏N偏型，不对，除了N偏型还有偏偏型，所以B选项是错误的。C选项说G区最后实际上基区是很薄的，所以C选项也是错误的。选项D符号中箭头方向是从极电极指向发射极，实际NPN管箭头是发射极向外，偏P管，偏P管的箭头是向内的，方向不对，所以D选项也是错误的。本题的答案应该是选择A选项。第二题，三极管工作在放大状态时，发射极和极电极的偏置情况是？根据我们前面所学的内容知道三极管工作在放大状态时对应的偏执状态是发射结正偏，集电结反偏，所以本题的答案应该是选择C选项。再来看第三题，测得PNP3极管三个电极电位VC等于6伏，VB等于0.7伏，V一等于一服。要判断晶体管工作在什么状态，首先看PNP管的偏置要求。发射结正偏意味着V一大于VB极限值反偏意味着VC大于VB。因为是PNP管，对应的电位关系和NPN管是相反的。这里V一等于1伏，大于VB等于70.7伏，所以发射结正偏是符合条件的，而对应的VC等于6伏，大于VB等于0.7伏，集电结反偏满足放大区的条件。所以这道题的答案应该是选择A选项。今天我们学习了三极管的结构与分类，电流放大作用和特性曲线，这些都是三极管的基础知识点，尤其是放大条件、电流关系和三个工作区域一定要理解透彻。下节课我们会继续学习三极管的主要参数和使用常识，把三极管的知识体系补充完整。大家课后可以结合今天的内容，画一画三极管的结构示意图和特性曲线，加深记忆。今天的课就到这里，谢谢大家。