1.集電極電阻Rc:
在共發(fā)射極電壓放大器中,為了取出晶體管輸出端的被放大信號(hào)電壓Use(動(dòng)態(tài)信號(hào)),需要在集電極串接一只電阻Rc。這樣一來,當(dāng)集電極電流Ic通過時(shí),在Re上產(chǎn)生一電壓降IcRc,輸出電壓由晶體管c-e之間取出,即Usc=Uce=Ec-IcRc,所以Use也和IcRc —樣隨輸入電壓Ui的發(fā)生而相應(yīng)地變化。
2.集電極電源Ec(或Vcc):
Ec保證晶體管的集電結(jié)處于反向偏置,使管子工作在放大狀態(tài),使弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)信號(hào)。能量的來源是靠Ec的維持,而不是晶體管自身。
3.基極電源Eb:
為了使晶體管產(chǎn)生電流放大作用,除了保證集電結(jié)處于反向偏置外,還須使發(fā)射結(jié)處于正向偏置,Eb的作用就是向發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓,并配合適當(dāng)?shù)幕?jí)電阻Rb,以建立起一定的靜態(tài)基極電流Ib。當(dāng)Vbe很小時(shí),Ib=O,只有當(dāng)Vbe超過某一值時(shí)(硅管約0.5V,鍺管約0.2V,稱為門檻電壓),管子開始導(dǎo)通,出現(xiàn)Ib。隨后,Ib將隨Vbe增大而增大,但是,Vbe和Ib的關(guān)系不是線性關(guān)系:當(dāng)Vbe大于0.7V后,Vbe再增加一點(diǎn)點(diǎn),Ib就會(huì)增加很多。晶體管充分導(dǎo)通的Vbe近似等于一常數(shù)(硅管約0.5V,鍺管約 0.5V)。
4.基極偏流電阻Rb:
在電源Eb的大小已經(jīng)確定的條件下,改變Rb的阻值就可以改變晶體管的靜態(tài)電流Ib,從而也改變了集電極靜態(tài)電流Ic和管壓降Vce,使放大器建立起合適的直流工作狀態(tài)。
二、晶體管工作狀態(tài)的判斷
晶體三極管工作在放大區(qū)時(shí),其發(fā)射結(jié)(b、e極之間)為正偏,集電結(jié)(b、c極之間)為反偏。對(duì)于小功率的NPN型硅,呈現(xiàn)為Vbe≈0.7V,Vbc<0V(具體數(shù)值視電源電壓Ec與有關(guān)元件的數(shù)值而定):對(duì)于NPN型鍺管,Vbe≈0.2V,Vbc<0V;對(duì)于PNP型的晶體三極管,上述電壓值的符號(hào)相反,即小功率PNP型硅管Vbe≈-0.7V,Vbc>0V,對(duì)于小功率 PNP型鍺管,Vbe≈-0.2V,Vbc>0V。如果我們?cè)跈z測電路中發(fā)現(xiàn)晶體三極管極間電壓為上述數(shù)值,即可判斷該三極管工作在放大區(qū),由該三極管組成的這部分電路為放大電路。
另外,在由晶體管組成的振蕩電路中,其三極管也是工作在放大區(qū),但由于三極管的輸出經(jīng)選頻諧振回路并同相反饋到其b、C極之間,使電路起振,那么b、e極之間的電壓Ube,對(duì)于硅管來說就小于0.7V 了(一般為0.2V左右)。如果我們檢測出Vbe<0.7V,且用導(dǎo)線短接選頻諧振電路中的電感使電路停振時(shí)Vbe0.7V,則可判斷該電路為振蕩電路。
2.工作在截止區(qū)的判斷:
三極管工作在截止區(qū)時(shí),發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為反偏,而在實(shí)際的電路中,發(fā)射結(jié)也可以是零偏置。這樣對(duì)于小功率NPN型三極管,呈現(xiàn)為Vbe≤0,Vbc<0V(具體數(shù)值主要決定于電源電壓Ec);對(duì)于小功率NPN型三極管,呈現(xiàn)為Vbe≥OV,Vbc≥0V,此時(shí)的 Vce≈Ec,如果我們檢測出電路中晶體三極管間電壓為上述情況,則可判斷該三極管工作在截止區(qū)。
3.工作在飽和區(qū)的判斷:
三極管工作在飽和區(qū)時(shí),其發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為正偏。對(duì)于小功率NPN型硅管,呈現(xiàn)為Vbe多0.7V(略大于工作在放大區(qū)時(shí)的數(shù)值),Vbc>0V (不大于Vbe的值);對(duì)于小功率NPN型鍺管,類似地有Vbe≥0.2V(略大于工作在放大區(qū)時(shí)的值),Vbc>OV (不大于Vbe的值)。對(duì)于PNP型的晶體管,上述電壓值的符號(hào)相反,即小功率的PNP型硅管,Vbe≥-0.7V,Vb<0V(不小于Vbe的值;小功率PNP型鍺管,Vbe≤-2V,Vbc<0V(不小于Vbe的值)。一般情況下,此時(shí)的Vce≈0.3V(硅管)或 Vce≈0.1V(鍺管),如果我們檢測出電路中的晶體三極管極間電壓符合上述情況,則可判斷該三極管工作在飽和區(qū)。
需要指出一點(diǎn)的是:在有些電子電路中,如開關(guān)電路、數(shù)字電路等,三極管工作在截止區(qū)與飽和區(qū)之間相互轉(zhuǎn)換,如附圖所示。當(dāng)A點(diǎn)為0V時(shí),EB通過R1、R2分壓使基極處于負(fù)電壓,發(fā)射結(jié)反偏;同時(shí)集電結(jié)也是反偏的,那么三極管T截止;當(dāng)A點(diǎn)輸入為6V時(shí),R1、R2分壓使三極管發(fā)射結(jié)正偏,產(chǎn)生足夠大的基極電流使三極管飽和導(dǎo)通,輸出端L約為0.3V,此時(shí)集電結(jié)也為正偏。我們檢測電路是否正常時(shí),可以分別使A端輸人0V與6V的電壓,并分別測量兩種情況下的三極管極間電壓,看是否符合上述截止與飽和的情況,從而就可以判斷該電路工作是否正常。
三、小結(jié)
晶體三極管有三個(gè)工作區(qū),即放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)。電路設(shè)計(jì)時(shí),可根據(jù)電路的要求,讓晶體管工作在不同的區(qū)域以組成放大電路、振蕩電路、開關(guān)電路等,如果三極管因某種原因改變了原來的正常工作狀態(tài),就會(huì)使電路工作失常;電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障,這時(shí)就要對(duì)故障進(jìn)行分析,首要的工作就是按前述方法檢查三極管的工作狀態(tài)。
為了對(duì)晶體管工作在三個(gè)區(qū)域的情況有一個(gè)較明確的認(rèn)識(shí),附表列出了有關(guān)具體情況,供參考理解。對(duì)于具體的檢測工作,要注意兩點(diǎn)問題:一是最好使用內(nèi)阻較大的數(shù)字萬用表進(jìn)行測量,以減少測量誤差,同時(shí)避免直接測量時(shí)因萬用表的內(nèi)阻小引起三極管工作狀態(tài)的改變;二是最好分別測量晶體三極管各極對(duì)地的電壓,然后計(jì)算出Ube.Ubc或Uce的值,避免誘發(fā)電路故障的可能性。
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