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三极管基础知识与应用笔记
1. 三极管的基本结构与类型
双极性结型晶体管（BJT），俗称三极管，是电子电路的核心器件。它由两个背靠背的 PN 结组成，引出三个电极：基极（Base）、发射极（Emitter）和集电极（Collector）。
- NPN 型：高电平导通，电流从集电极流向发射极，是目前电路设计中最常用的类型。
- PNP 型：低电平导通，电流从发射极流向集电极，常用于电源高侧切换。
2. 核心工作原理
三极管是一个电流控制器件，即利用基极电流 来控制集电极电流 。其工作状态分为三个区域：
- 截止区：（硅管），三极管不导通，相当于开关断开。
- 放大区：。基极微小的电流变化会引起集电极巨大的电流变化。
- 饱和区： 且 降至最低。此时 不再随 增加，相当于开关完全闭合。
3. 三种基本组态放大电路
三极管放大电路根据公共端的不同，分为以下三种经典配置：
| 组态名称 | 优点 | 缺点 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
| 共射 (Common Emitter) | 电压、电流增益均高 | 相位翻转 180°，频率响应一般 | 信号电压放大 |
| 共集 (Common Collector) | 输入阻抗高、输出阻抗低 | 电压增益 | 功率放大、阻抗匹配 |
| 共基 (Common Base) | 频率特性极佳 | 电流增益 | 高频或宽频带放大 |
4. 共射放大电路的优化
在实际工程中，为了防止环境温度变化导致三极管静态工作点偏移，通常采用分压式偏置电路：
- RB1 & RB2：形成分压，为基极提供稳定的静态电压。
- RC：将电流变化转化为电压信号输出。
- 旁路电容 ()：并在发射极电阻 上。在交流信号下， 相当于短路，能显著提升交流放大倍数，同时保持直流稳定性。
5. 电压跟随器（共集电极电路）
电压跟随器因其“电压不放大但电流放大”的特性，被广泛用于隔离级。
- 高输入阻抗：减小对前级信号源的提取电流，降低负载效应。
- 低输出阻抗：增强驱动后级重负载的能力。
6. 开关电路中的应用：继电器驱动
在数字电路中，MCU 的 GPIO 电流通常不足以直接驱动继电器线圈。
- 驱动逻辑：三极管工作在饱和区。
- 保护措施：在线圈两端必须反向并联一个续流二极管（Free-wheeling Diode），防止线圈关断瞬间产生的感应高压击穿三极管。
7. 常用型号与选型指南
| 型号 | 类型 | 封装 | 特点 |
|---|---|---|---|
| S9013 / S8050 | NPN | TO-92 / SOT-23 | 常用小功率开关与放大 |
| S9012 / S8550 | PNP | TO-92 / SOT-23 | 与 8050 配对使用 |
| 2N2222 | NPN | TO-18 / SOT-23 | 极速切换，通用性极强 |
选型三要素：（耐压）、（最大电流）、（特征频率）。
8. 三极管 (BJT) vs 场效应管 (MOSFET)
- 控制方式：BJT 是电流控制；MOS 是电压控制（功耗更低）。
- 输入电阻：BJT 输入电阻较小；MOS 输入电阻极大。
- 开关速度：在大电流应用中，MOS 管的开关速度和效率通常优于 BJT。
- 温度稳定性：BJT 具有负温度系数，容易发生热失控；MOS 稳定性相对更好。
9. 总结与预告
三极管是模拟电路的基础。掌握了 控制 的核心逻辑，就能看懂 80% 的线性放大电路。随着技术发展，大电流开关领域已逐渐被 MOSFET 取代，但三极管在小信号处理和音频领域依然不可替代。