摘要：本文系统介绍了三极管的基本原理与应用。主要内容包括：1）三极管类型（NPN/PNP）及电路符号识别；2）三个工作区（截止、放大、饱和）的偏置条件；3）关键参数符号及含义（如UBE(on)、VCEO、β值等）；4）直流通路分析与静态工作点计算；5）等效电路模型及输入/输出电阻计算；6）共射极放大电路设计，重点分析发射极电阻RE的作用（稳定工作点、负反馈等），并提供具体参数计算方法。文章通过公式推导和实例计算，详细说明了三极管在放大电路中的应用要点。
1、三极管
三极管，又称双极结型晶体管，英文名叫Bipolar Junction Transistor，简写BJT。
三极管有两种类型：NPN型和PNP型。
三极管电路符号：
记忆方法，箭头指向N，反之就是P。
2、三极管工作区
三极管有三个工作区：截止区，放大区和饱和区。
如果我们知道Vbe和Vbc，就可以判断这个三极管位于哪个工作区。
截止区偏置条件：发射结反偏，集电结反偏。即Vbe<0，Vbc<0。
放大区偏置条件：发射结正偏，集电结正偏。即Vbe>0，Vbc<0。
饱和区偏置条件：发射结正偏，集电结反偏。即Vbe>0，Vbc>0。
上述结论，在考试中会经常用到。
在数字电路中，三极管工作在截止区和饱和区，截止就是关断，饱和就是导通，相当于一个开关。
3、NPN三极管资料中的英文符号
1)、UBE(on)
UBE(on)是晶体管的“基极 - 发射极”的开启电压。当发射结正向偏置电压达到该值时，发射结开始导通。对于硅晶体管，UBE(on)大约为0.6 - 0.7V；对于锗晶体管，UBE(on)约为0.2 - 0.3V。
2)、ICM
ICM是集电级最大允许电流。
3)、符号VCBO是Collector to Base Breakdown Voltage的缩写，就是“集电极和基极”之间击穿电压，也就是C和B之间能承受的最大电压。
4)、符号VCEO是Collector to Emitter Breakdown Voltage的缩写，就是“集电极和发射极”之间击穿电压，也就是C和E之间能承受的最大电压。
5)、符号VEBO是Emitter to Base Breakdown Voltage的缩写，就是“集电极和基极”之间击穿电压，也就是E和B之间能承受的最大电压。
6)、符号ICBO是Collector Cut-Off Current的缩写，它表示集电极截止电流。
7)、符号IEBO是Emitter Cut-Off Current的缩写，它表示发射极截止电流。
8)、符号hef是DC Current Gain的缩写，它表示直流电流放大倍数β，β=IC/IB
交流电流放大倍数是电极电流变化量与基极电流变化量之比：β= △Ic/△Ib
直流电流放大倍数反映了三极管在直流稳态下的电流放大能力。
交流电流放大倍数反映了三极管对交流变化的动态响应特性。
在低频条件下，由于三极管的“输入-输出特性曲线”在工作点附近近似是“线性”，所以有下面的等式成立：
β=(IC+△Ic)/( IB+△Ib)
β=IC/IB，
经过化简，得到β= △Ic/△Ib，所以直流电流放大倍数和交流电流放大倍数是相等的。
9)、符号VCE(sat)是Collector to Emitter Saturation Voltage的缩写，它表示三极管工作在饱和区时，集电级至发射机之间的饱和电压值。
10)、符号VBE(sat)是Base to Emitter Saturation Voltage的缩写，它表示基极至发射极饱和电压。
11)、符号fT是Transition Frequency的缩写，它表示特征频率。fT也称作增益带宽积，即fT=βfo。
若已知当前三极管的工作频率fo以及高频电流放大倍数β，便可得出特征频率fT。
当β=1时，fo=fT，随着工作频率fo变大，放大倍数β就会下降。
当f= fT时，三极管完全失去电流放大的功能。当f>fT时，电路将不正常工作。
4、直流通路
根据直流通路，得到下面的关系式：
IB=(Ucc-Ube)/Rb
IC=β*IB
UCE=Ucc - IC*Rc
上图中，VCEQ=0.5UCC，ICEQ=0.5UCC/Rc。根据UCE=Ucc - IC * Rc，求得：
当IC=0时，UCE=UCC
当UCE=0时，IC=UCC/Rc
将坐标点(0，UCC/Rc)和坐标点(UCC，0)连接后，就会得到直流负载线。
静态工作点(ICQ,UCEQ)：
ICQ= UCC/(2Rc)
UCEQ=Ucc/2
根据曲线图得：UBE=0.6，Ic=3mA。
5、三极管等效电路
三极管输入电阻rbe的计算公式：
rbe = rbb' + VT/IBQ
基区体电阻rbb'（约100-300Ω，小功率三接管一般取200Ω）
VT为热电压（室温下约26mV）
IEQ为发射极静态电流，单位mA。
注意：当β>=100时，rbb'≪VT/IBQ时，就可以忽略rbb'，因此，
rbe≈β*VT/ICQ。
在后期设计放大电路，电阻参数值确定，计算电压放大倍数时，要用到rbe。
6、交流通路
6.1、计算电压放大倍数Au
输出电压与输入电压的比值叫电压放大倍数。
Au = Uo / Ui
Ui=ib * rbe
Uo= - ic * (Rc//RL)
IC=β*IB
得到：
Au = Uo / Ui = - ic *(Rc//RL)/( ib * rbe) = -β*(Rc//RL)/ rbe
电压放大倍数：Au=-β* (Rc//RL) / rbe
6.2、计算三极管输入电阻ri
ri = Ui /ii = RB//rbe
在设计放大电路时，我们会让RB>>rbe，因此，ri = RB//rbe≈rbe。
6.3、计算输出电阻ro
三极管放大电路的输出电阻，是在“负载端开路”时的输出电阻，因此不包含负载RL。
输出电阻 ro = Uo /ic =Rc
以上只是讲解，三极管放大电路是如何分析的，重点还是要学下面的三极管共射极放大电路。
7、三极管放大电路
在三极管共射极放大电路中引入发射极电阻（RE）主要有以下几个原因：
1)、稳定静态工作点：RE通过直流负反馈机制抑制温度变化或晶体管参数漂移引起的静态电流波动，从而保持工作点稳定。例如，当温度上升导致集电极电流增加时，RE上的压降会增大，反向减小基极-发射极电压，自动抑制电流增长。
2)、引入负反馈以改善性能：RE对交流信号引入电流串联负反馈，能降低电路电压增益，但提高放大器的稳定性和输入电阻。负反馈深度与RE的取值相关，RE越大，反馈越强，动态性能（如失真度）得到改善。
3)、抑制共模信号（在差分电路中）：在差分放大电路中，RE对共模输入信号产生负反馈，有效减小共模放大倍数，提升电路抗干扰能力；而对差模信号影响较小，保持差模增益不变。
4)、调节放大倍数和动态范围：RE的取值直接影响电压增益（电压增益与RE成反比），同时过大的RE可能压缩输出动态范围，需在稳定性与信号幅度之间权衡。
综上，RE的引入核心目的是通过负反馈提升电路的稳定性和可靠性。
等效电路如下：
1)、计算电压放大倍数Au
Au = Uo / Ui
Ui=ib * [rbe+(1+β)*RE]
Uo= - ic * (Rc//RL)
IC=β*IB
得到：
Au = Uo / Ui = - ic *(Rc//RL)/{ ib * [rbe+(1+β)*RE] }= -β*(Rc//RL)/[rbe+(1+β)*RE]
电压放大倍数：Au=-β* (Rc//RL) /[rbe+(1+β)*RE]
当β>=100时，rbb'≪VT/IBQ时，就可以忽略rbb'，因此，rbe≈β*VT/ICQ。则Au：
Au=-(Rc//RL) /[VT/ICQ+(1+1/β)*RE]
因为在设计放大电路时，通常ICQ=1mA，VT/IBQ<=26，1/β<=0.01。
当电阻RE>=1000时，比如RE=10K，则VT/ICQ+RE/β=126，比如RE=1K，则VT/ICQ+RE/β=36，均在RE的5%范围之内，因此，可以忽略不记。
Au=-(Rc//RL) /RE
2)、计算三极管输入电阻ri
ri = Ui /ii = Rb1//Rb2// [rbe+(1+β)*RE]
3)、计算输出电阻ro
三极管放大电路的输出电阻，是在“负载端开路”时的输出电阻，因此不包含负载RL。
输出电阻 ro = Uo /ic =Rc
4)、电阻计算
根据Au=-(Rc//RL) /RE，得到10=(Rc//RL) /RE，得到10RE/RC+RE =1
根据静态工作点，(RE+RC)*ICEQ=0.5VCC，ICEQ=1mA，得到RE+RC=0.5*12=6
得到下面的方程组：
10RE/RC+RE =1
RE+RC=6
得到RE=2.42，RC=3.58；RE=0.413，RC=5.587；因为RE>=1000，所以
RE=2.42KΩ，RC=3.58 KΩ
在直流电路中，计算旁路电阻：
因为ICQ=1mA，所以Ve = Ie * Re≈1 * 2.42 = 2.42V，则Vb = Ve + Vbe = 2.42 + 0.6 =3.02V
当β=100时，得到Ib = IC/β=1/100=0.01mA
因为“流过偏置电阻的电流IB”应该是“基极电流Ib”的10倍以上，这里取IB=10Ib，
所以IB= Ib * 10= 0.01*10=0.1mA
Rb1 = ( 12 - 3.02 ) / 0.1 =89.8KΩ
Rb2 = 3.02 /0.1 = 30.2K
通过计算，电阻参数如下：
RE=2.42KΩ，RC=3.58 KΩ, Rb1 =89.8KΩ，Rb2 =30.2KΩ
查询标称电阻，标称阻值系列
E24系列：±5%
1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0
3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1
得到参数如下：
RE=2.4KΩ，RC=3.6 KΩ, Rb1 =91KΩ，Rb2 =30 KΩ
)
