三極管是三端、電流控制器件。較低的輸入阻抗（發射結可等效為一隻電阻，需有實實在在的電流流通，三極管才能導通，因而要求信号源有電流輸出能力），挑信号源；較高的輸出阻抗（挑負載，要求負載阻抗＞＞電路本身輸出阻抗，輸出電壓降才能落實到負載上）。在Ic受控于Ib的受控區内，工作于可變電阻區，為線性放大器（模拟電路）；在Ic不受Ib控制的開關區，為開關電路（數字電路）。

上文中Ic指三極管集電極電流；Ib指三極管基極電流。

三極管是個簡稱，全稱為晶體三體管，早期以鍺材料制作的為多，因其熱穩定性差漏電流（電磁噪聲）大而被淘汰，現在應用的都是矽材料晶體三體管。随着電子技術的進步，由三極管分立元件構成的放大器、邏輯電路已近于絕迹，但做為執行電路的末級驅動器件，如直流繼電器線圈和風扇的驅動、IGBT的末級驅動（此處三極管僅僅作為開關來應用，如控制風扇的運轉、繼電器的動作等）等，大部分電路仍然繼續采用三極管器件。所以由三極管構成的線性放大器，已經無須多加關注，僅需關注其開關應用即可以了。其原因為，當一片四運放集成電路的價格與單隻小功率三極管的價格相接近時，恐怕已經沒有人再願意用數隻甚至更加龐大數量的三極管來搭接線性放大器了，從性價比、電路性能、體積等任何一點考慮，三極管都貌似是永遠失掉了它的優勢。

雖然如此，為了更好地理解由三極管為核心構成的放大或開關電路，我帶領大家設計一款最基本的三極管偏置電路，由對此簡易電路的分析，找到分析三極管電路原理的關鍵所在。

電路設計：由電源電壓=10V和Vc＝5V、Ic＝1mA三個條件，得出Rc值。10V-5V/1mA＝5k；由β＝100，第一步得出Ib=10µA；第二步若忽略發射結0.5V左右電壓降，則10V/10µA=100 k。即RC決定了Ic，Rb決定了Ib。由兩隻電阻完成了靜态工作點的建立。

1）靜态工作點

揀要點，三個明要素：Ib=10µA；Ic＝1mA；Vc＝5V。

一個暗要素：我們将Q1的c、e極之間，看作一個電阻，暫命名其為Rce。此時在靜态偏置狀态下，Vc即為Rce和Rc的分壓值，當然可看出Rce = 5k，此為第四個要素。

在輸入信号作用下，其實是Rce的變化導緻了輸出電壓Vc的變化。

需要注意：靜态工作點即零信号時的工作偏置狀态。此處的零信号并不一定是零電壓值。參見圖1的曲線圖，IN端即Q1的Vb約為0.5V；Vc=5V。

2）當IN輸入信号使Ib在靜态基礎上有所上升時，必然導緻Ic的同步上升。

我們可以給出一個确定值以便進行定量分析。此時Ib↑=15µA；Ic↑＝1.5mA（Rce↓）；Vc↓＝2.5V（這都是據歐姆定律加減乘除算出來的，Rc兩端電壓降7.5V，Rce兩端當然為2.5V）。

Ic↑的使Rc兩端的電壓降增大，Vc下降，從暗要素考慮，此時是Rce的變小，導緻了Vc分壓點的電壓降低，那麼可見Rce為一隻可變電阻，而實際上，在放大區内，三極管工作于可變電阻區，其c、e極之間，确實呈現一隻可變電阻的特性！當Vc=2.5V時，可知Rce由靜态時的5k變為現在的2k.。因而我在圖2幹脆畫出這隻電阻來，并标示出各點電壓和電流值。

需要說明一下，三極管的控制特性為電流控制器件，此處在輸入回路關注的是輸入電流的變化而Vb值。這是因為：三極管的發射（PN結）結導通電壓是一個相對穩态的值（稱門坎電壓如0.6V左右），而在此相對變化極小的Vb電壓範圍以内，其流通電流值Ib卻有較大範圍以内的變化。因而此時隻關注Ib對Ic的影響。而從根本上來說，三極管是個電流控制器件或者為電流放大器，而電壓放大，是個間接的結果——接入負載電阻Rc的目的，即是将Ic變化轉化為Vc的變化。

可見，IN信号電壓上升使Ib在靜态基礎上往正方向變化時，Vc呈現反方向變化，從IN和OUT的關系看，為反相關系，由此可确定該放大器為反相放大器。

3）當IN輸入信号使Ib在靜态基礎上有所下降時，必然導緻Ic的同比例下降。

我們也可以給出一個确定值以便進行定量分析。此時Ib↓=5µA；Ic↓＝0.5mA（Rce↑）；Vc↑＝7.5V。

Ic↓的使Rc兩端的電壓降減小，Vc上升。從暗要素考慮，此時是Rce的變大，導緻了Vc分壓點的電壓上升。當Vc=7.5V時，可知Rce由靜态時的5k變為現在的15k。

綜合以上2)、3）來看，輸入信号電流的變化範圍±5µA；放大100倍後，Ic變化範圍±0.5mA；其實是Rce由此産生了2k~15k的變化量，導緻了輸出Vc變化範圍±2.5V。

若假定IN±0.1V的變化量，導緻了Vc±2.5V的變化量，則可認為該級放大器是25倍的電壓放大器，100倍的電流放大器。

或再掐頭去尾，在輸入信号作用下，Ib的變化導緻Rce産生了約1.7k~45k的變化，從而Vc産生了1~9V（即±4V）的輸出變化。

在此區域内，Ib的線性變化控制着Rce（Ic）的線性變化，使輸入、輸出電壓呈現反相的比例關系，三極管工作于可變電阻區，可稱之為線性放大器，即通常所說的模拟電路。

若使三極管出離受控區或線性放大區，進入至開關區後，有以下兩種情況。

4）進入飽合區的工作狀态

IN輸入信号電壓的上升，使Ib↑≥20µA；Ic↑＝2mA；Vc↓＝0V。此時因為Rc=5k，電源電壓=10V，Ib在20µA以上繼續增大至哪怕至毫安級，Rc流過的最大電流也隻能是2mA，其兩端最大電壓降也隻能10V，此時的Ic ＝2mA被稱為飽和電流。三極管工作于飽和狀态。

此時的Rce<<Rc已經不再具有可變電阻的特性，更适宜于用SW1的閉合來等效了。Q1已經出離了放大區，進入了開、關區之一的飽和區。若忽略微小的飽和壓降，則Vc可看作0V。

5）進入截止區的工作狀态

IN輸入信号電壓的下降（Vb為0.3V以下至0V），使Ib↓＝0µA；Ic＝0mA；Vc↑＝10V。此時因Ic＝0mA，Rc兩端電壓降為0V，Q1等效于SW1斷開。三極管工作于截止狀态。

此時的Rce>>Rc已經不再具有可變電阻的特性，更适宜于用SW1的斷開來等效了。Q1已經出離了放大區，進入了開、關區之二的截止區。若忽略集電極微弱漏電流的影響，則Vc也看作10V。

需要說明：

1）該電路定義為小信号電壓放大器，做為一個中間放大器，是和前級電路的輸出信号幅度、後級負載電路的輸入阻抗密切結合的。須有适宜的輸入信号電壓幅度和适宜的負載阻抗，才能滿足其電壓放大條件。

作為放大器應用時，首先輸入信号是在合理的線性範圍内才行。輸入信号電壓幅度應在百毫伏級以内，輸入信号電流應在±10µA左右。若輸入信号導緻Ib=0，或導緻Ib≥20µA時，此為非法信号！做為放大器應用時，應避免非法信号的出現，換句話說，非法信号的進入，說明前級電路已為故障狀态。

2）做為開關電路應用時，應避免小幅度漸變信号在輸入端的出現，此亦為非法信号！開關電路若進入放大區，麻煩就來了，如驅動繼電器時，會出現繼電器振動不能吸合，工作電流過大而燒毀等狀況。理想開關電路的輸入信号，即高、低電平。如Ib應為60µA以上，以使三極管進入深度飽和，或Ib應為0µA或負的截止電流，使三極管進入可靠截止狀态，以保障電路的開、關特性。

3）上文5)種狀态，僅是信号電流角度來描述對三極管工作狀态的影響。以飽和狀态為例，三極管的飽和，其實還和多種因素相關。

a、和信号幅度相關，已述；

b、電路本身相關，如Rc取小時，若進入飽和狀态，就需要更大的輸入電流信号；取大時，會令飽和狀态提前；

c、後級電路的影響，負載阻抗過低，會提前進入飽和區；負載短路，則直接進入“假飽和區”。

因而檢修故障時，當該級放大器異常，僅僅着眼于該級電路是不夠的，先确定信号和負載電路無問題，才對該電路下手，是正确的方法。

在線電壓法确定電路的工作狀态

三極管的工作在放大區、飽和區和截止區等三個區域内進行轉換。放大器在工作中力争避開飽和區和截止區；工作于飽和區和截止區的開關電路，在由截止到飽和或由飽和到截止的過程中，不可避免地在進入一個短時的放大區（當然進入該區域的時間是越短越好），這都由相關的技術手段來保證。此不贅述。開關電路進入了放大區或放大器進入了開關區，都是電路出離了應該有的“常态” 而進入了“故障态”。這可由靜态對發射結電壓值和集電極、發射極之間的電壓值這兩項檢測，來确定之。

放大區：Vbe約為0.5V左右，Vce約為二分之一的供電電源電壓；

飽和區：Vbe約為0.5V~0.7V左右，Vce約為0V；

截止區：Vbe約為0.4V~0V左右或0V以下的負壓（很少采用了），Vce約為電源電壓。

電路處于什麼狀态，搭搭表筆（搭兩下）就可以知道了。

3.1電路檢修基本要點和次序：

先電源；後信号；電路本身。

3.2而對于采用MCU或DSP構成的電路系統，通常應首先考慮到軟件或數據的問題，然後才落實到硬件電路本身。如上電風扇不轉。

3.2.1 查看參數設置，風扇運行一般有三種模式，1）上電運轉；2）啟動後運轉；3）檢測模塊溫度至一定值後運轉。 若設置處于第3）項，當然風扇不轉，與硬件電路沒有一毛錢的關系。修改相關參數即能運行了。

3.2.2查找硬件電路的故障

具體到該電路（見圖6）。可用“短路法”實現快速、準确的故障判斷。

1) 用金屬鑷子短接Q1的c、e極，此動作意義：确定供電電源和風扇好壞。若風扇運行正常，說明供電電源和風扇均正常。反之，檢查電源和風扇好壞，對于風扇可單獨施加24V直流電源驗其好壞。檢測故障，不見得全盤依賴萬用表啊。

2) 測量Q1的Vbe電壓，确定電路本身或信号異常與否。可能會出現以下幾種測量結果：

a）Vbe等于R1、R2的分壓值，約為1.7V左右。結論是Q1的發射結開路（發射結為二極管特性，導通電壓約0.6V左右）。

b）Vbe＝0.7V，控制信号正常，結論是Q1的集電結開路。

c）Vbe＝0V，有以下三種可能：

(1) 測R1左端也為0V，信号未到來，故障無關乎本電路，查前級信号傳送電路；

(2) 測R1左端為5V。基極電阻R1斷路，可用電阻測量法确定；

(3) 測R1左端為5V。Q1的發射結短路，可用電阻測量法确定。

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