各位同学大家好，欢迎继续做客电子工程学习圈，今天我们继续来讲这本书，硬件系统工程师宝典。上篇我们说到不同材质的磁珠，频率阻抗特性不同，根据磁珠的频率阻抗特性曲线，磁珠在低频时电感起作用，高频时电阻起作用；磁珠选型时还要考虑磁珠的自谐振频率和额定电流等。今天开始讲晶体三极管（BJT）。

三极管简介

晶体三极管（BJT）是一种三端器件，内部含有两个离得很近的背靠背排列的PN结，就是我们说的发射结和集电结。那么，晶体三极管根据其PN结的结构，可以分为PNP型和NPN型，如下图所示为NPN型三极管的结构示意图（a）和电路符号（b）

​NPN型三极管的逻辑符号

无论是NPN型三极管还是PNP型三极管，当发射结正偏，集电结反偏时，三极管工作在放大区；当发射结和集电结都反偏时，三极管工作在截止模式；当发射结正偏，集电结正偏时，三极管工作在饱和模式。

三极管的工作原理

如下图所示为三极管的放大原理，晶体管的输入信号通过器件输出，晶体管吸收输入信号的振幅信息，由电源重新产生输出信号，这时的输出信号可以看成将输入信号放大的信号。

​三极管放大的原理

晶体三极管的内部工作原理，可以看成对基极与发射极之间流过的电流进行不断的“监视”并控制集电极-发射极间电流的电流源，使基极-发射极间电流的数十至数百倍（以晶体管种类而异）的电流在集电极和发射极之间流动。如下图所示为晶体管的内部工作原理：

​晶体三极管的内部工作原理

正如晶体管的电路符号有一个箭头方向，可以理解为晶体管的基极-发射极间加入了一个二极管，箭头方向就是二极管的方向，如下图所示：

​基极-发射极间的二极管

为了让晶体管工作，只要让基极-发射极间的电流流动即可（NPN管电流是从基极流向发射极，PNP管电流是从发射极流向基极）。结合上图所示，就是说设计基极-发射极间电压Vbe≈二极管的正向压降0.6V~0.7V即可。

作者举了一个非常生动的例子，三极管（以NPN型为例）如同日常使用的水龙头，如下图所示，三极管的集电极C可看作水龙头的进水口；发射极E可以看作水龙头的出水口；基极B可以看作水龙头的开关。在使用时，旋转开关B，水流会逐渐增大，当开关开到最大时，对应水流最大，水流无法继续增大，这时水龙头的状态就好比三极管的饱和状态；当关闭开关B时，水流逐渐减小，直到水流为0，这时水龙头的状态就好比三极管的截止状态。那么，当开关B介于水流最大与最小之间的状态，就称为三极管的“放大状态”。

类比三极管的水龙头这样就可以理解，并不是说三极管把流过基极-发射极的电流放大了，而是驱动基极和发射极之间的那个二极管，让二极管导通。说白了，就是对应我们拧开水龙头的动作（PNP型对应拧开水龙头的方向相反），告诉水龙头我要放水了。

综上所述，我们就对三极管的工作原理有了清晰的理解，那么真正设计电路时，就需要我们有一个可以量化的设计指标，来告诉我们什么情况下，水龙头可以打开到最大即CE导通，什么时候水龙头是关闭的即BE关闭。

BJT选型分析

BJT三极管作为逻辑开关管去使用是非常广泛的。在进行三极管饱和状态设计时，可以采用如下公式：

式中，Ib是基极流入发射极的电流；β是三极管的放大倍数；Ic是集电极的电流。

BJT三极管除了用作开关管，有时会对输入信号做放大处理，那么BJT的选型可以按照如下步骤进行：

1.要明确电路的性能和电路设计规划

2.确定电源的电压

3.选择所要使用的晶体管是NPN还是PNP，根据BJT的Datasheet的最大额定值选择，查看电气特性和hFE（直流电流放大系数）

4.确定发射极或集电极的最佳电流工作点，要根据BJT的频率特性曲线与发射极电流或集电极电流的关系来看。

5.电路的电压放大倍数由接在电源与集电极C之间的电阻Rc和接在发射极和地之间的电阻Re之间的电阻比值决定。由于基极-发射极之间的电压Vbe随温度会变化，为使工作点稳定，Re的直流压降至少1V以上。

6.晶体管的集电极损耗Pc=Vce*Ic7.基极电位是Ve+0.6V，一般由电阻分压得到。

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