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貼片三極管基本工作狀態(tài)原理解析
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-12-28 11:10:45
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貼片三極管基本工作狀態(tài)原理解析
貼片三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體貼片三極管,也稱雙極型晶體管、晶體貼片三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào), 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。晶體貼片三極管,是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。貼片三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種。本文首先介紹了貼片三極管基本工作原理,其次闡述了貼片三極管基本電路原理,最后介紹了貼片三極管電路檢修,具體的跟隨小編一起來(lái)了解一下。
貼片三極管基本工作狀態(tài)原理:
貼片三極管
貼片三極管工作狀態(tài) 貼片三極管是電流放大器件,有三個(gè)極,分別叫做集電極C,基極B,發(fā)射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN貼片三極管的共發(fā)射極放大電路為例來(lái)說(shuō)明一下貼片三極管放大電路的基本原理。
一、電流放大下面的分析僅對(duì)于NPN型硅貼片三極管。如上圖所示,我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流 Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的,所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來(lái)表示電流的方向。貼片三極管的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源 能夠提供給集電極足夠大的電流的話),并且基極電流很小的變化,會(huì)引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關(guān)系: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叫做貼片三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1,例如幾十,幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射 極之間,這就會(huì)引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大后,導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過(guò)一個(gè)電阻R的,那么根據(jù)電壓計(jì)算公式 U=R*I 可以算得,這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來(lái),就得到了放大后的電壓信號(hào)了。
二、偏置電路貼片三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí),還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于貼片三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管),基極電流必須在輸入電壓 大到一定程度后才能產(chǎn)生(對(duì)于硅管,常取0.7V)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí),基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比 0.7V要小,如果不加偏置的話,這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7V時(shí),基極電流都是0)。如果我們事先在貼片三極管的基極上加上一 個(gè)合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí),小 信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求,如果沒(méi)有加偏置,那么只有對(duì)那些增加的 信號(hào)放大,而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效(因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)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(dāng)輸入的基極電流變小時(shí),集電極 電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí),集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。
三、開(kāi)關(guān)作用下面說(shuō)說(shuō)貼片三極管的飽和情況。像上面那樣的圖,因?yàn)槭艿诫娮?Rc的限制(Rc是固定值,那么最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無(wú)限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大,不能使集電極電流繼續(xù)增大 時(shí),貼片三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷貼片三極管是否飽和的準(zhǔn)則是:Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后,貼片三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小,可以理解為 一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿貼片三極管來(lái)當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用:當(dāng)基極電流為0時(shí),貼片三極管集電極電流為0(這叫做貼片三極管截止),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi);當(dāng)基極電流很 大,以至于貼片三極管飽和時(shí),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。如果貼片三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài),那么這樣的貼片三極管我們一般把它叫做開(kāi)關(guān)管。
四、工作狀態(tài)如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中,將電阻Rc換成一個(gè)燈泡,那么當(dāng)基極電流為0時(shí),集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)(大于流過(guò)燈泡的電流除以貼片三極管 的放大倍數(shù) β),貼片三極管就飽和,相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合,燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了,所以就可以用一個(gè)小電流來(lái)控制一個(gè)大電流的通 斷。如果基極電流從0慢慢增加,那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加(在貼片三極管未飽和之前)。
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