如何正確理解三極體的放大區 飽和區 截止區

2021-08-09 06:39:18 字數 2063 閱讀 4805

**: 寫的好。

作為電子初學者來說,模擬電路非常重要,模擬電路的三極體的應用是重中之重,能正確理解三極體的放大區、飽和區、截止區是理解三極體的標誌。

很多初學者都會認為三極體是兩個 pn 結的簡單湊合,如下圖:

這種想法是錯誤的,兩個二極體的組合不能形成乙個三極體,我們以

npn 

型三極體為例,如下圖:

兩個 pn 結共用了乙個 p 區(也稱基區),基區做得極薄,只有幾微公尺到幾十微公尺,正是靠著它把兩個 pn 結有機地結合成乙個不可分割的整體,它們之間存在著相互聯絡和相互影響,使三極體完全不同於兩個單獨的 pn 結的特性。三極體在外加電壓的作用下,形成基極電流、集電極電流和發射極電流,成為電流放大器件。

三極體的電流放大作用與其物理結構有關,三極體內部進行的物理過程是十分複雜的,初學者暫時不必去深入**。從應用的角度來講,可以把三極體看作是乙個電流分配器。乙個三極體製成後,它的三個電流之間的比例關係就大體上確定了,如下圖所示:

β 和 α 稱為三極體的電流分配係數,其中 β 值大家比較熟悉,都管它叫電流放大係數。三個電流中,有乙個電流發生變化,另外兩個電流也會隨著按比例地變化。例如,基極電流的變化量 δi b = 10 μa , β = 50 ,根據 δi c = βδi b 的關係式,集電極電流的變化量 δi c = 50×10 = 500μa ,實現了電流放大。

三極體自身並不能把小電流變成大電流,它僅僅起著一種控制作用,控制著電路裡的電源,按確定的比例向三極體提供 i b 、 i c 和 i e 這三個電流。為了容易理解,我們還是用水流比喻電流,如下圖所示:

這是粗、細兩根水管,粗的管子內裝有閘門,這個閘門是由細的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細管子中沒有水流,粗管子中的閘門就會關閉。注入細管子中的水量越大,閘門就開得越大,相應地流過粗管子的水就越多,這就體現出「以小控制大,以弱控制強」的道理。由圖可見,細管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。

三極體的基極 b 、集電極 c 和發射極 e 就對應著圖中的細管、粗管和粗細交匯的管子。如下圖所示:

若給三極體外加一定的電壓,就會產生電流 i b 、 i c 和 i e 。調節電位器 rp 改變基極電流 i b , i c 也隨之變化。由於 i c = βi b ,所以很小的 i b 控制著比它大 β 倍的 i c 。 i c 不是由三極體產生的,是由電源 v cc 在 i b 的控制下提供的,所以說三極體起著能量轉換作用。

教材書上都說:

發射極正偏集電極反偏,三極體處於放大狀態;

發射極正偏集電極正偏工作在飽和區;

發射極反偏集電極反偏工作在截止區;

發射極反偏集電極正偏工作在反向放大狀態。

按老師的方法是:先假設是在飽和區,在計算c e兩端的電壓,以0.3伏作為飽和區放大區的判斷標準(小於則為飽和模式,大於則為放大模式);當c e間電壓為無窮大時即為截止區!

另乙個說明:三極體的三種狀態

三極體的三種狀態也叫三個工作區域,即:截止區、放大區和飽和區。

(1)、截止區:三極體工作在截止狀態,當發射結電壓ube小於0.6—0.7v的導通電壓,發射結沒有導通集電結處於反向偏置,沒有放大作用。

(2)、放大區:三極體的發射極加正向電壓,集電極加反向電壓導通後,ib控制ic,ic與ib近似於線性關係,在基極加上乙個小訊號電流,引起集電極大的訊號電流輸出。

(3)、飽和區:當三極體的集電結電流ic增大到一定程度時,再增大ib,ic也不會增大,超出了放大區,進入了飽和區。飽和時,ic最大,集電極和發射之間的內阻最小,電壓uce只有0.1v~0.3v,uce

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