三极管的倒置状态及其作用

三极管的工作原理及特性是电子技术从业人员必须掌握的知识。三极管主要有三种常用的工作状态：截止、放大、饱和，三种状态对应的条件和特点各不相同。实际上，三极管在电路中还有第四种工作状态，虽然这种状态并不常用，但也是我们必须了解的

什么是三极管的倒置状态？

集电结正偏，发射结反偏，为倒置状态；集电结正偏，发射结正偏，为饱和状态；集电结反偏，发射结反偏，为倒截止态；集电结反偏，发射结正偏，为放大状态；

日常的电源研发设计中，工程师们一般了解的三极管的倒置状态的描述其实就是集电结正偏，发射结反偏，为倒置状态;集电结正偏，发射结正偏，为饱和状态;集电结反偏，发射结反偏，为倒截止态;集电结反偏，发射结正偏，为放大状态。可以说，在电路设计中当NPN型三极管的三个电极电位关系为UE》UB》UC时，三极管内两个PN结的状态为be结反偏，bc结正偏。这时三极管工作在“倒置“状态。倒置状态的三极管其工作原理与放大状态相似，bc结正偏时，集电区发射电子，一部分自由电子在基区和空穴复合形成基极电流，另一部分电子被反偏的发射结“收集“形成发射极电流。倒置时由于三极管集电区掺杂浓度不高，发射的电子少，同时由于发射区面积小，最终收集的电子也少，形成的电流很小，因此三极管没有放大能力。倒置状态的三极管是小于1的。当增大“倒置”三极管的基极电流时，倒置的三极管也可以进入饱和状态，但这时基极电流较大，同时管子的导通压降比正接时要小得多。

三极管的常用工作状态

三极管是由两个PN构成的半导体器件，当三个电极加有不同电压时，两个PN的状态也不同，进而决定了三极管工作在不同的状态。在大部分的模拟电子技术资料中，三极管常用工作状态有截止、放大、饱和，其对应的工作条件和特点下表所示：

对三极管倒置状态的分析

实际上，当NPN型三极管的三个电极电位关系为UE》UB》UC 时，三极管内两个PN结的状态为be结反偏，bc结正偏。这时三极管工作在“倒置”状态。倒置状态的三极管其工作原理与放大状态相似，bc结正偏时，集电区发射电子，一部分自由电子在基区和空穴复合形成基极电流，另一部分电子被反偏的发射结“收集”形成发射极电流。倒置时由于三极管集电区掺杂浓度不高，发射的电子少，同时由于发射区面积小，最终收集的电子也少，形成的电流很小，因此三极管没有放大能力。倒置状态的三极管β是小于1的。当增大“倒置”三极管的基极电流时，倒置的三极管也可以进入饱和状态，但这时基极电流较大，同时管子的导通压降比正接时要小得多。

对三极管倒置放大的理解

①三极管工作于倒置状态时相当于把发射极与集电极对调使用（即集电极当作发射极使用，发射极当作集电极使用），倒置时的三极管同样具有三种工作状态。但是等效集电极电流（IE）与基极电流的比值即β要比正接时小得多，所以要使倒置的三极管进入饱和区，所需的基极驱动电流要比正接时大得多，但是倒置时的管压降要比正接时的小。

三极管倒置状态的应用

①TTL 数字集成电路中作为信号输入用的多发射极三极管， 当输入为高电平1 时，就是一个倒置使用的三极管。三极管在倒置使用时，它的两个PN 结的偏置情况与工作在放大状态时是相反的：发射结反向偏置，集电结正向偏置。因此，集电结可能烧毁，而发射结可能击穿。但是，由于工作于倒置状态的三极管的电压放大倍数β通常很小， 如平面三极管倒置使用时的β值约为0.1～0.5，因此一般不会出现烧坏的情况。目前已经很少使用三极管作倒置状态。

②在使用万用表检测判断三极管的三个电极时，可以通过“三颠倒”方法找到基极和并判断三极管的管型，而集电极和发射极的判断就需使用三极管的倒置状态。以NPN型三极管为例，万用表选择欧姆档的R&TImes;100 或R&TImes;1K量程，按照图1所示，用手指捏住三极管的基极和未知电极，将万用表黑表笔接未知电极Y，红表笔接X极，观察表针偏转角度。再按照图2所示连接，观察表针偏转角度。比较两次指针偏转角度，偏转大的那一次黑表笔接的是集电极。

这种判断方法的两种接线方式对应了三极管的两种状态：放大状态和倒置状态。其中指针偏转小的那次，黑表笔（万用表内直流电源正极）接三极管的发射极。此时，三极管三个电极的电位关系为UE》UB》UC ，三极管工作在倒置状态，万用表表针偏转所通过的电流为发射极电流，因为这个电流较小，所以指针偏转较小。另一种接线方式对应为三极管的放大状态，通过指针的电流为集电极电流这个电流较大，对应万用表的指针偏转也较大。

三极管的倒置状态应用不是很多，但了解倒置状态三极管的工作原理，能够帮助初学者正确使用三极管，进行电路的故障分析。