三極管的倒置狀態分析

徐華茂

摘 要：在正常的工作狀態中，三極管電極處于較高電平，發射管則處于較低電平，這可以起到放大的效果，此時，電流是從集電極流入到發射極；處于倒置狀態時，發射極處于較高電平，此時則無法起到放大的效果，本文主要針對三極管的倒置狀態問題展開分析。

關鍵詞：三極管；倒置狀態；分析

我們常用的三極管就是指在兩個PN結共同作用下所形成的半導體元器件。三個電極在不同的電壓施加下兩個PN結所形成的狀態也是不同的，從而就確定了三極管所表現出的不同工作狀態。對于電子技術人員來說，必須要掌握三極管的特點與工作規律，平常所使用的三極管所包含的工作狀態有三種：截止、放大、飽和，上述三種狀態中都有相對應的條件以及與特點，且各不相同。在實際的應用中，除了上述三種工作狀態外還有第四種工作狀態，雖然在日常使用中第四種工作狀態不經常使用，但是也是從事電子行業所必須了解的，這就是三極管的倒置狀態。

1 三極管倒置狀態介紹

在三極管中，若集電結位于正偏的位置，發射結位于反偏的位置，則這種狀態可以稱之為倒置狀態；若集電結位于正偏的位置，發射結同樣也位于正偏的位置，則稱之為飽和狀態；若集電結位于反偏的位置，發射結也位于反偏的位置，則可以稱之為倒截止狀態；若集電結位于反偏的位置，而發射結位于正偏的位置，則稱之為放大狀態。

2 三極管倒置狀態分析

在實際使用中，若NPN這一類型的三極管內所擁有的三個電極之間存在UE>UB>UC的電位關系時，這時三極管內所擁有的兩個PN結其位置關系為be結反偏的狀態，而bc結則位于正偏的狀態，這種工作狀態就是所說的三極管“倒置”狀態。處于倒置工作狀態的三極管與處于放大狀態的三極管其工作原理具有極大的相似性，若bc結處于正偏時，在電極內的集電區就會有電子發射出來，其中一些自由電子就會與空穴復合在基區結合形成基極電流，另外一部分電子就會被位于反偏位置的發射結進行搜集最后變成發射極電流。三極管產生倒置狀態時會因為三極管內的搜集電極區含有較低的摻雜濃度，電子所產生和發射的量少，與此同時因受發射區面積小的影響，最后所搜集到的電子也就會很少，導致產生的電流也就很少，所以三極管不覺被放大的功能。當三極管處于倒置狀態時β的參數是不大于1的。若將處于倒置狀態的三極管內基極電流逐漸增加，倒置狀態下的三極管也跟著開始逐漸進入飽和狀態，但因三極管內的基極電流比較大，另外三極管內所產生的導通壓降要遠遠小于正接時。

3 對三極管倒置放大的分析

位于倒置工作狀態下的三極管時，就好比是將發射極和集電極進行調換使用，也就是說倒置狀態下三極管內的發射極實際是集電極，而集電極實際就是發射極，處于倒置工作狀態下的三極管也一樣具備三種工作狀態。

但是倒置狀態下的三極管內的等效集電極電流和基極電流的比值也就是β值相比正接時要少很多，所以倒置工作狀態下的三極管若想達到飽和區，就需要比正解時還要大很多的基極驅動電流，但是處于倒置工作狀態的三極管內管壓降相比正接時要小的很多。

4 倒置工作狀態下三極管的應用

在TTL數字集成電路中通常使用的多為發射極三極管，若輸入達到高電平1 時，這時的三極管就是處于倒置工作狀態被運用。倒置狀態下的三極管在被應用時，三極管內的兩個PN結所發生的偏置狀況與放大狀態下的三極管是相反的：發射結位于反向偏置的位置，而集電結則位于正向偏置的位置。所以，這時的集電結就由可能出現被燒毀的情況，同時發射結可能會出現被擊穿的情況。然而，處于倒置工作狀態下的三極管所產生的電壓β普遍都是比較小的，所以通常都不會出現被燒壞的狀況。

在對三極管內三個電極進行檢查判定時通常借助萬用表，而普遍采用“三顛倒”的方式確定基極，并進而判定該三極管所屬的類型，但是要判定三極管內的集電極和發射極時就需要借助三極管的倒置工作狀態。這里以NPN型三極管為例，另外萬用表選取歐姆檔然后進行操作。具體操作步驟為：首先通過手指將基極和未知電極捏住，隨后將未知電極Y與萬用表上的黑表筆進行連接，而X極則與萬用表上的紅筆相連，然后對表針偏轉角度進行觀察。通過兩次對指針偏轉角度的比較，若指針出現偏轉大的一次就代表著與黑表筆相連的就是集電極。采用這種判定方式，就是利用了三極管的放大和倒置狀態。

雖然在日常中使用倒置工作狀態的三極管情況很少，但是通過對倒置狀態三極管進行分析，有助于電子初學者對三極管的正確使用，從而對電路故障進行正確分析。

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