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硬件元件三极管：从基础到进阶的电子探秘

news 来源：原创 2025/8/23 11:23:46

一、基础理论

1. PN结（二极管）

        PN 结是采用不同的掺杂工艺，将 P 型半导体与 N 型半导体紧密接触而形成的一个界面区域。也就是我们常说的二极管。（P型带正电、N型带负电，电流由P流向N）

        形成过程：P 型半导体中含有较多的空穴（带正电），N 型半导体中含有较多的自由电子（带负电）。当 P 型和 N 型半导体接触时，由于两者之间存在载流子浓度差，N 区的自由电子会向 P 区扩散，同时 P 区的空穴会向 N 区扩散。在扩散过程中，靠近界面的 N 区一侧因失去电子而带正电，P 区一侧因得到电子而带负电，从而在界面附近形成一个内建电场，其方向从 N 区指向 P 区。这个内建电场会阻止载流子的进一步扩散，最终达到动态平衡，此时在 P 型半导体和 N 型半导体的交界面就形成了 PN 结。

        特性：单向导电性：这是 PN 结最重要的特性。当 PN 结正向偏置时，即 P 区接电源正极，N 区接电源负极，外电场与内建电场方向相反，内建电场被削弱，有利于载流子的扩散运动，形成较大的正向电流，PN 结呈现低电阻状态，相当于导通。当 PN 结反向偏置时，P 区接电源负极，N 区接电源正极，外电场与内建电场方向相同，内建电场增强，不利于载流子的扩散，只有少数的漂移电流（由少数载流子形成），PN 结呈现高电阻状态，相当于截止。

        PN 结是构成各种半导体器件的基础，如二极管、三极管、晶闸管等。在二极管中，利用 PN 结的单向导电性可以实现整流、限幅等功能；在三极管中，通过控制发射结和集电结的 PN 结状态来实现电流放大和开关等作用。

2. 按结构分类

（1）NPN三极管

        NPN 三极管是一种常见的双极型晶体管，由三块半导体组成，分别是发射区（Emitter，E）、基区（Base，B）和集电区（Collector，C），发射区和集电区都是 N 型半导体，中间的基区是 P 型半导体。

        当我们在NPN三极管的c和e端分别加上正向电压时发现无法导通，电流被阻止（二极管的单向导电性）。如下图所示：

        既然两头都无法导通，那么这样存在的意义是什么呢? 这时有人发现在P端接出一根导线，施加上一个微小的电压，使得P端能向左边的N端产生一个小电流，然后再向右边的N型半导体施加一个更大的电压，这时将能向左边的N型产生一个大电流。

当P端的电源断开以后，三极管又恢复到了之前的断开状态。不能通过电流。

        通过这个特性我们就能使用很小的电流去控制很大的电流！为了在基极存在一个微小电流，通常我们会加上限流电阻，使得产生微小电流。

（2）PNP三极管

PNP 三极管与 NPN 三极管一样，都是双极型晶体管的一种，由三个区域组成，分别是发射极、基极和集电极，不过它的发射极和集电极为 P 型半导体，基极为 N 型半导体。

如果从发射极到基极通过一个微小电流，则发射极和集电极就被导通。

3. 巧记NPN和PNP

电流都是从P流向N的，箭头朝哪哪就是N。

4. 三极管的特性

（1）放大作用：这是 NPN 三极管的重要特性之一。当在基极输入一个微小的电流变化时，会引起集电极电流较大的变化，从而实现对电信号的放大。例如在音频放大电路中，将微弱的音频信号加在基极，通过三极管的放大作用，在集电极可以得到一个放大了的音频信号，推动扬声器发出声音。

①简单放大电路。

如果只有一个三极管，则小灯亮度大概为10%，添加多个三极管后，可以实现小灯变得更亮！

②麦克风放大电路。

（2）开关作用：当基极电压小于发射结导通电压时，三极管处于截止状态，集电极和发射极之间相当于开路，没有电流通过；当基极电压足够大，使发射结和集电结都处于正向偏置时，三极管处于饱和状态，集电极和发射极之间的电压很小，相当于短路。利用三极管的截止和饱和状态，可以实现数字电路中的开关功能，控制电路的通断。

硬件元件三极管：从基础到进阶的电子探秘

一、基础理论 1. PN结（二极管） PN 结是采用不同的掺杂工艺，将 P 型半导体与 N 型半导体紧密接触而形成的一个界面区域。也就是我们常说的二极管。（P型带正电、N型带负电，电流由P流向N） 形成过程&#xff1…...

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