【導讀】工程師一定不會陌生三級管開關電路，對于他們來說，三極管是他們經常接觸的電子元器件，當然，第一次接觸三極管開關原理，肯定需要進行歸納總結，以便初學者更好的加深印象。
圖1
學過能量守恒定律的我們都知道，能量不會無緣無故的產生，所以由此可見三極管一定不會產生能量。它只是把電源的能量轉換成信號的能量罷了。但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流控制大電流。假設三極管是個大壩，這個大壩奇怪的地方是，有兩個閥門，一個大閥門，一個小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。所以，平常的工作流程便是，每當放水的時候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細流沖擊大閥門的開關，大閥門隨之打開，洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應地不停改變，假若能嚴格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。
我們可以這樣形容這個過程：這里我們可以設定Ube是小水流，Uce是大水流，人就是輸入信號。當然，如果把水流比為電流的話，會更確切，因為三極管畢竟是一個電流控制元件。如果水流處于可調節(jié)的狀態(tài)，這種情況就是三極管中的線性放大區(qū)。如果那個小的閥門開啟的還不夠，不能打開大閥門，這種情況就是三極管中的截止區(qū)。如果小的閥門開啟的太大了，以至于大閥門里放出的水流已經到了它極限的流量，這種情況就是三極管中的飽和區(qū)。但是你關小小閥門的話，可以讓三極管工作狀態(tài)從飽和區(qū)返回到線性區(qū)。如果有水流存在一個水庫中，水位太高(相應與Uce太大)，導致不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的反向擊穿。PN結的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當反向電流和反向電壓的乘積超過PN結容許的耗散功率，直至PN結過熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。電擊穿的過程是可逆的，當加在PN結兩端的反向電壓降低后，管子仍可以恢復原來的狀態(tài)。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類，一般兩種擊穿同時存在。電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主。電壓在5-6V之間的穩(wěn)壓管，兩種擊穿程度相近，溫度系數(shù)最好，這就是為什么許多電路使用5-6V穩(wěn)壓管的原因。
學過模電的人應該都遇到過，模擬電路中一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時候，水流也會流，所以，不工作的時候，也會有功耗。而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關兩個狀態(tài)。當不工作的時候，閥門是完全關閉的，沒有功耗。比如用單片機外界三極管驅動數(shù)碼管時，確實會對單片機管腳輸出電流進行一定程度的放大，從而使電流足夠大到可以驅動數(shù)碼管。但此時三極管并不工作在其特性曲線的放大區(qū)，而是工作在開關狀態(tài)(飽和區(qū))。當單片機管腳沒有輸出時，三極管工作在截止區(qū)，輸出電流約等于0。在制造三極管時，要把發(fā)射區(qū)的N型半導體電子濃度做的很大，基區(qū)P型半導體做的很薄，當基極的電壓大于發(fā)射極電壓(硅管要大0.7V，鍺管要大0.3V)而小于集電極電壓時，這時發(fā)射區(qū)的電子進入基區(qū)，進行復合，形成Ie；但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大，基區(qū)又很薄，電子就會穿過反向偏置的集電結到集電區(qū)的N型半導體里，形成Ic；基區(qū)的空穴被復合后，基極的電壓又會進行補給，形成Ib。
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理論記憶法：
下面我們來說一下理論記憶法，根據下圖我們可以設定三極管的發(fā)射結和集電結均為反向偏置(VBE<0，VBC<0)，只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個結，故iB≈ 0，iC≈ 0，VCE ≈ VCC，對應于下圖中的A點。這時集電極回路中的c、e極之間近似于開路，相當于開關斷開一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱為截止。
圖2
圖3
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