三极管是如何实现开关功能的？

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三极管可谓是我们人类的一个杰出的发明，它的出现促使我们进入了电子信息时代，没有三极管的出现，我们的电脑、手机、电视机可能还会停留在科幻当中，由此可见由三极管以及三极管衍生的各种晶体管比如晶闸管（可控硅）、电力晶体管IGBT、场效应管MOSFET等等，这些都促进了电子及工控领域的快速发展。三极管的“诞生”之初就显示出了它强大的生命力，那么它有何“能耐“去把控着各种电器的功能呢？今天我与朋友们分享一下三极管所具有的各种”绝技“。领略一下它的风采吧。

三极管的”绝技“之一

我们知道三极管在模拟电路、数字电路、以及芯片集成电路等都能遇见到它。三极管在这些电路中主要是运用了它不同的工作特性。三极管所具有这些不同的工作特性就是它的”绝技“，我们先说它的第一个”绝技“就是题目要问的”开关“功能特性，作为开关我们从小时候就见过，比如家里所用的开关，按下它灯亮，表明线路导通了形成回路了，再按一下灯灭，表明线路断了构成了断路，灯在”亮“和”灭“之间的转换，就是通过开关来实现的。那么三极管也有这个”绝技“，能控制电路的”通“与”断“，要使三极管”通“和”断“是需要条件的，我们家里的开关是通过用手去按压开关来实现的，而三极管的”通“和”断“就无法用手按压了，我们必须通过一定电压去控制三极管的基极才行，这就有必要说出三极管有三个工作阶段了，给三极管加上不同的电压他就会在不同的阶段工作。要想使三极管工作在”开“和”关“的状态，就必须使三极管工作在”饱和“工作阶段和”截止“工作阶段。那么怎样才能使三极管处在”饱和“工作阶段呢？其实方法很简单，那就是我们给三极管的基极加大电压，增大电流就可以了，也就是说只要三极管的基极电流足够大，三极管就可以进入”饱和“工作阶段了。这就好像我们拧水龙头一样，要想使水畅通无阻地流出来，我们只要把水龙头阀门拧到最大就可以了。一旦三极管的基极电压和电流加到一定程度后，三极管的集电极C和发射极E之间就像用导线连起来一样，这两个极之间的电压降很低，对硅型三极管来说Uce之间的电压只有0.3V，它的有效饱和等效电阻Rs只有50欧姆，这样它们之间就可以通过很大电流，一般是基极的几十倍甚至上百倍，这就相当于我们机械开关的接通状态了。

下面我们再谈谈三极管另一个”截止”工作状态，我们刚才讲过，要使三极管"闭合"就需要在它的基极加上足够高的电压和足够大的电流。于此相反，要想使三极管关断就是尽量减小三极管基极的电压和电流，最好减小到零。当基极电流足够小时，三极管集电C和发射极E之间几乎没有电流通过，就像关断了一样，这时候Uce之间的电压就等于电源电压了，即Uce=Vcc，它的等效电阻Rs可高达12000千欧姆。

通过我们的实际验证可以知道，三极管要想具有开关"技能"能，就是在三极管的基极加足够大的电流，这样它就把“阀门”打开了，在三极管的基极加足够小的电流甚至不加电流，它就把“阀门”关断了，由此可以看出三极管在一定条件下可作为一个无触点的电子开关一样使用，在数字电路中我们常常使三极管处在“开“与”关“的状态。

三极管的”绝技“之二

刚才我们讲到了三极管有三个工作状态，前面已经讲了两个了，那么这个工作状态正好处于前面两个工作状态的中间，也就是说三极管要由“开”变为“关”或者由“关”变为“开”它们都必须要经过这个状态，三极管工作在这个状态的“绝技”是可以使输入的信号进行放大，在模拟放大电路中常常使用的就是这种状态。它对信号的放大就是在输入端基极给一个较小的模拟信号，就会在输出端得到一个幅值比较大的输出信号，比如下图是一个三极管的输出曲线示意图，只要在基极上给一个20微安到80微安的电流，那么在集电极的输出端就会有一个毫安级的电流与此对应。因此三极管的这个放大的“技能”是通过基极较小的电流去控制集电极较大电流的。所谓这个放大“技能”就是“以小控大”的作用。

三极管的”绝技“之三

三极管最后一个“绝技”就是可以用很多三极管组合构成一定功能的集成电路，三极管通过一定的工艺加工，把它们放在绝缘基板上形成具有特殊功能的电子电路，比如我们常用的集成运算放大电路、各种集成逻辑门电路以及具有各种信号处理功能的集成电路里都有数量众多的三极管在里面充当着放大，开关等作用。

由此可见，三极管不仅能实现开关功能而且在放大电路，集成电路都是不可或缺的一个重要有源器件。