三极管的倒置状态分析

徐华茂

摘 要：在正常的工作状态中，三极管电极处于较高电平，发射管则处于较低电平，这可以起到放大的效果，此时，电流是从集电极流入到发射极；处于倒置状态时，发射极处于较高电平，此时则无法起到放大的效果，本文主要针对三极管的倒置状态问题展开分析。

关键词：三极管；倒置状态；分析

我们常用的三极管就是指在兩个PN结共同作用下所形成的半导体元器件。三个电极在不同的电压施加下两个PN结所形成的状态也是不同的，从而就确定了三极管所表现出的不同工作状态。对于电子技术人员来说，必须要掌握三极管的特点与工作规律，平常所使用的三极管所包含的工作状态有三种：截止、放大、饱和，上述三种状态中都有相对应的条件以及与特点，且各不相同。在实际的应用中，除了上述三种工作状态外还有第四种工作状态，虽然在日常使用中第四种工作状态不经常使用，但是也是从事电子行业所必须了解的，这就是三极管的倒置状态。

1 三极管倒置状态介绍

在三极管中，若集电结位于正偏的位置，发射结位于反偏的位置，则这种状态可以称之为倒置状态；若集电结位于正偏的位置，发射结同样也位于正偏的位置，则称之为饱和状态；若集电结位于反偏的位置，发射结也位于反偏的位置，则可以称之为倒截止状态；若集电结位于反偏的位置，而发射结位于正偏的位置，则称之为放大状态。

2 三极管倒置状态分析

在实际使用中，若NPN这一类型的三极管内所拥有的三个电极之间存在UE>UB>UC的电位关系时，这时三极管内所拥有的两个PN结其位置关系为be结反偏的状态，而bc结则位于正偏的状态，这种工作状态就是所说的三极管“倒置”状态。处于倒置工作状态的三极管与处于放大状态的三极管其工作原理具有极大的相似性，若bc结处于正偏时，在电极内的集电区就会有电子发射出来，其中一些自由电子就会与空穴复合在基区结合形成基极电流，另外一部分电子就会被位于反偏位置的发射结进行搜集最后变成发射极电流。三极管产生倒置状态时会因为三极管内的搜集电极区含有较低的掺杂浓度，电子所产生和发射的量少，与此同时因受发射区面积小的影响，最后所搜集到的电子也就会很少，导致产生的电流也就很少，所以三极管不觉被放大的功能。当三极管处于倒置状态时β的参数是不大于1的。若将处于倒置状态的三极管内基极电流逐渐增加，倒置状态下的三极管也跟着开始逐渐进入饱和状态，但因三极管内的基极电流比较大，另外三极管内所产生的导通压降要远远小于正接时。

3 对三极管倒置放大的分析

位于倒置工作状态下的三极管时，就好比是将发射极和集电极进行调换使用，也就是说倒置状态下三极管内的发射极实际是集电极，而集电极实际就是发射极，处于倒置工作状态下的三极管也一样具备三种工作状态。

但是倒置状态下的三极管内的等效集电极电流和基极电流的比值也就是β值相比正接时要少很多，所以倒置工作状态下的三极管若想达到饱和区，就需要比正解时还要大很多的基极驱动电流，但是处于倒置工作状态的三极管内管压降相比正接时要小的很多。

4 倒置工作状态下三极管的应用

在TTL数字集成电路中通常使用的多为发射极三极管，若输入达到高电平1 时，这时的三极管就是处于倒置工作状态被运用。倒置状态下的三极管在被应用时，三极管内的两个PN结所发生的偏置状况与放大状态下的三极管是相反的：发射结位于反向偏置的位置，而集电结则位于正向偏置的位置。所以，这时的集电结就由可能出现被烧毁的情况，同时发射结可能会出现被击穿的情况。然而，处于倒置工作状态下的三极管所产生的电压β普遍都是比较小的，所以通常都不会出现被烧坏的状况。

在对三极管内三个电极进行检查判定时通常借助万用表，而普遍采用“三颠倒”的方式确定基极，并进而判定该三极管所属的类型，但是要判定三极管内的集电极和发射极时就需要借助三极管的倒置工作状态。这里以NPN型三极管为例，另外万用表选取欧姆档然后进行操作。具体操作步骤为：首先通过手指将基极和未知电极捏住，随后将未知电极Y与万用表上的黑表笔进行连接，而X极则与万用表上的红笔相连，然后对表针偏转角度进行观察。通过两次对指针偏转角度的比较，若指针出现偏转大的一次就代表着与黑表笔相连的就是集电极。采用这种判定方式，就是利用了三极管的放大和倒置状态。

虽然在日常中使用倒置工作状态的三极管情况很少，但是通过对倒置状态三极管进行分析，有助于电子初学者对三极管的正确使用，从而对电路故障进行正确分析。

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