三极管这个功能比“放大”还常用？

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三极管


在电子电路中，最核心的器件就是三极管，一般有3个管脚构成，分别是b——基极（base）、c——集电极（collector）、e——发射极（emitter）。三极管根据内部结构不同分为NPN型和PNP型两大类，如下图所示：

三极管可以看到PNP型三极管箭头指向B级，NPN型三极管箭头指向E级，我们暂且不管三极管如何使用，先来看看三极管的典型封装和主要参数，如下图所示：

三极管典型封装及主要参数从上图中可以看到，三极管的参数中会标明三极管的类型，三个引脚的顺序，还有集电极-射极之间允许的最大电压和集电极允许的最大电流。跟二极管一样，三极管也有极性使用时要仔细判断，当拿到一个三极管不知道其c、e、b极时，一般可以通过网络查找对应型号的技术文档来判断，也可以通过万用表测量判断，如下图所示：

测量时，将万用表打到hFE测量档，用于测量三极管对电流的放大能力，我们把待测量的三极管引脚依次插入图中红圈内的插孔，若三极管的三个引脚正确插入，万用表就会显示放大倍数hFE，读数一般为100~1000的读数，若插入引脚不正确，可以继续调整管脚再插入，直到得到正确读数为止。



三极管的直流放大特性


我们说学完二极管要记住其单向导电性，那么说起三极管就要想到“电流放大”。下图通过仿真实例看看三极管的直流放大特性。

三极管电流放大电路在multisim中，搭建完上图电路后打开仿真开关，电流表AB和AC示数分别为0.123mA和33mA，表示三极管b极电流IB和三极管c极电流IC，可知是IC是IB的268倍，因此，可以说三极管把b极电流放大了268倍。结论：三极管是一个具有电流放大功能的器件。仿真结论说明三极管具有电流放大功能。换一个角度来理解，三极管就好像一个水箱设备，如下图所示：

水箱比喻阀门是三极管的b极，水箱好比c极，排水管为e极。当三极管b极获得微小偏置电压后（+0.7V），就好像阀门被打开一样，水得以从水箱快速流出（电流从c极流向e极）。一旦阀门b极偏置电压消失，就好像阀门关闭了，c极到e极就没有电流了。结论：三极管b极上的小电流可以控制c极的大电流。



三极管的直流增益和电流关系式


三极管的直流增益说白了就是输入电流到输出电流放大了多少倍，输入是IB，输出是IC，直流增益hFE=IC/IB，在上面的仿真实例中，三极管BC547A的直流增益就是268。

三极管电流放大电路从上图中可以发现，流入b极的电流为0.123mA，流入c极的电流为33mA，然后电流会一并从e极流出，电流的关系就是IE=IB+IC，代入上述数值可得IE=0.123mA+33mA=33.123mA，可以看到IE和IC非常接近，所以一般认为IE≈IC。



三极管开关


三极管还有一个非常常用的功能，就是作为三极管开关使用，我们通过一个例子来理解，如下图所示：

三极管开关首先，我们要知道，要使三极管导通，偏置电压VBE要达到，好比二极管导通有一个偏置电压，这里BC547的VBE=0.7V，满足时三极管c极和e极导通，灯L1会发光。其次，我们看VBE如何满足0.7V的要求，根据灯L1的参数可知，其工作电流为50mA，即IC=50mA，根据BC547技术文档可知其直流增益hFE的值为250，一般三极管作为开关使用时，c极和e极电压VCE很小，hFE一般只有原来的1/5，即50。可以计算出IB=50mA/50=1mA。然后，知道IB=1mA，以及R1和R2的串联关系，可以由IB=（6V-0.7V）/（R1+R2）=1mA计算出R1接入电阻为4.3kΩ。最后，我们就可知调节电位器R1电阻约4.3kΩ时，三极管BC547导通，使L1发光。



仿真实例


下面通过一个仿真实例来加深三极管开关的理解，如下图所示：

三极管开关：光控路灯电路电阻R1、光敏电阻R2组成了分压电路，光线强时R2值较小，P点电压小于0.7V，三极管VT1不导通，L1不亮。光线弱时，光敏电阻R2值变大，P点电压大于0.7V，三极管导通，灯发光。从而实现了光敏电阻的阻值对灯亮灭的控制。通过这个电路的分析，我们对前文提到的光控报警器电路的学习又进了一步。下篇我们就可以完整分析光控报警器电路了。.

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