三極體基礎知識

2021-06-07 16:11:42 字數 1735 閱讀 2804

三極體

分析對於npn型矽三極體 

我們把從基極b流至發射極e的電流叫做基極電流ib;把從集電極c流至發射極e的電流叫做集電極電流ic 

這兩個電流的方向都是流出發射極的,所以發射極e上就用了乙個箭頭來表示電流的方向 

三極體的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),並且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關係:集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以我們把β叫做三極體的放大倍數(β一般遠大於1,例如幾十,幾百) 

如果我們將乙個變化的小訊號加到基極跟發射極之間,這就會引起基極電流ib的變化,ib的變化被放大後,導致了ic很大的變化。如果集電極電流ic是流過乙個電阻r的,那麼根據電壓計算公式u=r*i可以算得,這電阻上電壓就會發生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來,就得到了放大後的電壓訊號了 

三極體在實際的放大電路中使用時,還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由於三極體be結的非線性(相當於乙個二極體),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產生(對於矽管,常取0.7v)。當基極與發射極之間的電壓小於0.7v時,基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的訊號往往遠比0.7v要小,如果不加偏置的話,這麼小的訊號就不足以引起基極電流的改變(因為小於0.7v時,基極電流都是0)。 

如果我們事先在三極體的基極上加上乙個合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個電阻rb就是用來提供這個電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那麼當乙個小訊號跟這個偏置電流疊加在一起時,小訊號就會導致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大並在集電極上輸出 

另乙個原因就是輸出訊號範圍的要求,如果沒有加偏置,那麼只有對那些增加的訊號放大,而對減小的訊號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當輸入的基極電流變小時,集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時,集電極電流就增大。這樣減小的訊號和增大的訊號都可以被放大了 

三極體的飽和情況 

像上面那樣的圖,因為受到電阻rc的限制(rc是固定值,那麼最大電流為u/rc,其中u為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大,不能使集電極電流繼續增大時,三極體就進入了飽和狀態。一般判斷三極體是否飽和的準則是:ib*β>ic 

進入飽和狀態之後,三極體的集電極跟發射極之間的電壓將很小,可以理解為乙個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極體來當作開關使用:當基極電流為0時,三極體集電極電流為0(這叫做三極體截止),相當於開關斷開;當基極電流很大,以至於三極體飽和時,相當於開關閉合。如果三極體主要工作在截止和飽和狀態,那麼這樣的三極體我們一般把它叫做開關管 

如果我們在上面這個圖中,將電阻rc換成乙個燈泡,那麼當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(大於流過燈泡的電流除以三極體的放大倍數β),三極體就飽和,相當於開關閉合,燈泡就亮了。由於控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用乙個小電流來控制乙個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加,那麼燈泡的亮度也會隨著增加(在三極體未飽和之前) 

對於pnp型三極體,分析方法類似,不同的地方就是電流方向跟npn的剛好相反,因此發射極上面那個箭頭方向也反了過來——變成朝里的了 

vo = vcc-ic*rc是直流訊號,用乙個隔直電容將直流電壓,也就是vcc隔離掉,輸出就只剩下vo = -ic*rc了。注意這裡的ic實際上不是真正的ic,而是δic,即由輸入交流訊號導致ic變化的那部分. 輸出電壓跟輸入電壓反向,所以它是反向放大器 

而在數位電路中,閥門則處於開或是關兩個狀態。當不工作的時候,閥門是完全關閉的,沒有功耗 . 

三極體的基礎知識

注意 npn 是用 b e 的電流 ib 控制 c e 的電流 ic e極電位最低,且正常放大時通常c極電位最高,即 vc vb ve pnp是用 e b 的電流 ib 控制 e c 的電流 ic e極電位最高,且正常放大時通常c極電位最低,即vc vb ve 總之 vb 一般都是在中間,vc 和 ...

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