三極管，全稱應為半導體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號， 也用作無觸點開關。晶體三極管，是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。本文首先介紹了三極管基本工作原理，其次闡述了三極管基本電路原理，最后介紹了三極管電路檢修，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　一、三極管基本工作原理

　　三極管工作原理

　　三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極C，基極B，發射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。

　　一、電流放大

　　下面的分析僅對于NPN型硅三極管。如上圖所示，我們把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib；把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個電流的方向都是流出發射極的，所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關系：集電極電流的變化量是基極電流變 化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數（β一般遠大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個變化的小信號加到基極跟發射 極之間，這就會引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據電壓計算公式 U=R*I 可以算得，這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。

　　二、偏置電路

　　三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管BE結的非線性（相當于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產生（對于硅管，常取0.7V）。當基極與發射極之間的電壓小于0.7V時，基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比 0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（因為小于0.7V時，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一 個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小 信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的 信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極 電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

　　三、開關作用

　　下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻 Rc的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續增大 時，三極管就進入了飽和狀態。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*β〉Ic。進入飽和狀態之后，三極管的集電極跟發射極之間的電壓將很小，可以理解為 一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流為0時，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當于開關斷開；當基極電流很 大，以至于三極管飽和時，相當于開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。

　　四、工作狀態

　　如果我們在上面這個圖中，將電阻Rc換成一個燈泡，那么當基極電流為0時，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時（大于流過燈泡的電流除以三極管 的放大倍數 β），三極管就飽和，相當于開關閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通 斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加（在三極管未飽和之前）。

　　二、三極管基本電路原理和檢修

　　1、電路示例1——原理分析

　　雖然如此，為了更好地理解由三極管為核心構成的放大或開關電路，我帶領大家設計一款最基本的三極管偏置電路，由對此簡易電路的分析，找到分析三極管電路原理的關鍵所在。

　　已知：供電電源電壓Vcc=10V；三極管β＝100；

　　要求：靜態Ic＝1mA；靜態Vc（三極管集電極電壓）＝5V。可知這是一款簡易單電源供電的小信號放大器。為了不失真輸出信號電壓（有較好的動態范圍），通常將靜態Vc設置為Vcc 的1/2，那么動態輸出則是以5V為零點的上、下浮動的變化電壓（如圖1所示）。

　　電路設計：由電源電壓=10V和Vc＝5V、Ic＝1mA三個條件，得出Rc值。10V-5V/1mA＝5k；由β＝100，第一步得出Ib=10μA；第二步若忽略發射結0.5V左右電壓降，則10V/10μA=100 k。即RC決定了Ic，Rb決定了Ib。由兩只電阻完成了靜態工作點的建立。

　　1）靜態工作點

　　揀要點，三個明要素：Ib=10μA；Ic＝1mA；Vc＝5V。

　　一個暗要素：我們將Q1的c、e極之間，看作一個電阻，暫命名其為Rce。此時在靜態偏置狀態下，Vc即為Rce和Rc的分壓值，當然可看出Rce = 5k，此為第四個要素。

　　在輸入信號作用下，其實是Rce的變化導致了輸出電壓Vc的變化。

　　需要注意：靜態工作點即零信號時的工作偏置狀態。此處的零信號并不一定是零電壓值。參見圖1的曲線圖，IN端即Q1的Vb約為0.5V；Vc=5V。

　　2）當IN輸入信號使Ib在靜態基礎上有所上升時，必然導致Ic的同步上升。我們可以給出一個確定值以便進行定量分析。此時Ib↑=15μA；Ic↑＝1.5mA（Rce↓）；Vc↓＝2.5V（這都是據歐姆定律加減乘除算出來的，Rc兩端電壓降7.5V，Rce兩端當然為2.5V）。

　　Ic↑的使Rc兩端的電壓降增大，Vc下降，從暗要素考慮，此時是Rce的變小，導致了Vc分壓點的電壓降低，那么可見Rce為一只可變電阻，而實際上，在放大區內，三極管工作于可變電阻區，其c、e極之間，確實呈現一只可變電阻的特性！當Vc=2.5V時，可知Rce由靜態時的5k變為現在的2k.。因而我在圖2干脆畫出這只電阻來，并標示出各點電壓和電流值。

　　需要說明一下，三極管的控制特性為電流控制器件，此處在輸入回路關注的是輸入電流的變化而Vb值。這是因為：三極管的發射（PN結）結導通電壓是一個相對穩態的值（稱門坎電壓如0.6V左右），而在此相對變化極小的Vb電壓范圍以內，其流通電流值Ib卻有較大范圍以內的變化。因而此時只關注Ib對Ic的影響。而從根本上來說，三極管是個電流控制器件或者為電流放大器，而電壓放大，是個間接的結果——接入負載電阻Rc的目的，即是將Ic變化轉化為Vc的變化。

　　可見，IN信號電壓上升使Ib在靜態基礎上往正方向變化時，Vc呈現反方向變化，從IN和OUT的關系看，為反相關系，由此可確定該放大器為反相放大器。

　　3）當IN輸入信號使Ib在靜態基礎上有所下降時，必然導致Ic的同比例下降。我們也可以給出一個確定值以便進行定量分析。此時Ib↓=5μA；Ic↓＝0.5mA（Rce↑）；Vc↑＝7.5V。

　　Ic↓的使Rc兩端的電壓降減小，Vc上升。從暗要素考慮，此時是Rce的變大，導致了Vc分壓點的電壓上升。當Vc=7.5V時，可知Rce由靜態時的5k變為現在的15k。

　　綜合以上2）、3）來看，輸入信號電流的變化范圍±5μA；放大100倍后，Ic變化范圍±0.5mA；其實是Rce由此產生了2k~15k的變化量，導致了輸出Vc變化范圍±2.5V。

　　若假定IN±0.1V的變化量，導致了Vc±2.5V的變化量，則可認為該級放大器是25倍的電壓放大器，100倍的電流放大器。

　　或再掐頭去尾，在輸入信號作用下，Ib的變化導致Rce產生了約1.7k~45k的變化，從而Vc產生了1~9V（即±4V）的輸出變化。

　　在此區域內，Ib的線性變化控制著Rce（Ic）的線性變化，使輸入、輸出電壓呈現反相的比例關系，三極管工作于可變電阻區，可稱之為線性放大器，即通常所說的模擬電路。

　　若使三極管出離受控區或線性放大區，進入至開關區后，有以下兩種情況。

　　4）進入飽合區的工作狀態

　　IN輸入信號電壓的上升，使Ib↑≥20μA；Ic↑＝2mA；Vc↓＝0V。此時因為Rc=5k，電源電壓=10V，Ib在20μA以上繼續增大至哪怕至毫安級，Rc流過的最大電流也只能是2mA，其兩端最大電壓降也只能10V，此時的Ic ＝2mA被稱為飽和電流。三極管工作于飽和狀態。

　　此時的Rce《》

　　5）進入截止區的工作狀態

　　IN輸入信號電壓的下降（Vb為0.3V以下至0V），使Ib↓＝0μA；Ic＝0mA；Vc↑＝10V。此時因Ic＝0mA，Rc兩端電壓降為0V，Q1等效于SW1斷開。三極管工作于截止狀態。

　　此時的Rce》》Rc已經不再具有可變電阻的特性，更適宜于用SW1的斷開來等效了。Q1已經出離了放大區，進入了開、關區之二的截止區。若忽略集電極微弱漏電流的影響，則Vc也看作10V。

　　需要說明：

　　1）該電路定義為小信號電壓放大器，做為一個中間放大器，是和前級電路的輸出信號幅度、后級負載電路的輸入阻抗密切結合的。須有適宜的輸入信號電壓幅度和適宜的負載阻抗，才能滿足其電壓放大條件。

　　作為放大器應用時，首先輸入信號是在合理的線性范圍內才行。輸入信號電壓幅度應在百毫伏級以內，輸入信號電流應在±10μA左右。若輸入信號導致Ib=0，或導致Ib≥20μA時，此為非法信號！做為放大器應用時，應避免非法信號的出現，換句話說，非法信號的進入，說明前級電路已為故障狀態。

　　2）做為開關電路應用時，應避免小幅度漸變信號在輸入端的出現，此亦為非法信號！開關電路若進入放大區，麻煩就來了，如驅動繼電器時，會出現繼電器振動不能吸合，工作電流過大而燒毀等狀況。理想開關電路的輸入信號，即高、低電平。如Ib應為60μA以上，以使三極管進入深度飽和，或Ib應為0μA或負的截止電流，使三極管進入可靠截止狀態，以保障電路的開、關特性。

　　3）上文5）種狀態，僅是信號電流角度來描述對三極管工作狀態的影響。以飽和狀態為例，三極管的飽和，其實還和多種因素相關。

　　a、和信號幅度相關，已述；

　　b、電路本身相關，如Rc取小時，若進入飽和狀態，就需要更大的輸入電流信號；取大時，會令飽和狀態提前；

　　c、后級電路的影響，負載阻抗過低，會提前進入飽和區；負載短路，則直接進入“假飽和區”。

　　因而檢修故障時，當該級放大器異常，僅僅著眼于該級電路是不夠的，先確定信號和負載電路無問題，才對該電路下手，是正確的方法。

　　2、在線電壓法確電定路的工作狀態

　　三極管的工作在放大區、飽和區和截止區等三個區域內進行轉換。放大器在工作中力爭避開飽和區和截止區；工作于飽和區和截止區的開關電路，在由截止到飽和或由飽和到截止的過程中，不可避免地在進入一個短時的放大區（當然進入該區域的時間是越短越好），這都由相關的技術手段來保證。此不贅述。開關電路進入了放大區或放大器進入了開關區，都是電路出離了應該有的“常態” 而進入了“故障態”。這可由靜態對發射結電壓值和集電極、發射極之間的電壓值這兩項檢測，來確定之。

　　放大區：Vbe約為0.5V左右，Vce約為二分之一的供電電源電壓；

　　飽和區：Vbe約為0.5V~0.7V左右，Vce約為0V；

　　截止區：Vbe約為0.4V~0V左右或0V以下的負壓（很少采用了），Vce約為電源電壓。

　　電路處于什么狀態，搭搭表筆（搭兩下）就可以知道了。

　　3、電路示例2——故障檢修

　　3.1電路檢修基本要點和次序：

　　先電源；后信號；電路本身。

　　3.2而對于采用MCU或DSP構成的電路系統，通常應首先考慮到軟件或數據的問題，然后才落實到硬件電路本身。如上電風扇不轉。

　　3.2.1 查看參數設置，風扇運行一般有三種模式，1）上電運轉；2）啟動后運轉；3）檢測模塊溫度至一定值后運轉。 若設置處于第3）項，當然風扇不轉，與硬件電路沒有一毛錢的關系。修改相關參數即能運行了。

　　3.2.2查找硬件電路的故障

　　具體到該電路（見圖6）。可用“短路法”實現快速、準確的故障判斷。

　　1） 用金屬鑷子短接Q1的c、e極，此動作意義：確定供電電源和風扇好壞。若風扇運行正常，說明供電電源和風扇均正常。反之，檢查電源和風扇好壞，對于風扇可單獨施加24V直流電源驗其好壞。檢測故障，不見得全盤依賴萬用表啊。

　　2） 測量Q1的Vbe電壓，確定電路本身或信號異常與否。可能會出現以下幾種測量結果：

　　a）Vbe等于R1、R2的分壓值，約為1.7V左右。結論是Q1的發射結開路（發射結為二極管特性，導通電壓約0.6V左右）。

　　b）Vbe＝0.7V，控制信號正常，結論是Q1的集電結開路。

　　c）Vbe＝0V，有以下三種可能：

　　（1） 測R1左端也為0V，信號未到來，故障無關乎本電路，查前級信號傳送電路；

　　（2） 測R1左端為5V。基極電阻R1斷路，可用電阻測量法確定；

　　（3） 測R1左端為5V。Q1的發射結短路，可用電阻測量法確定。