晶體管主要分三極管和場(chǎng)效應(yīng)管,場(chǎng)效應(yīng)管的應(yīng)用常見于電源電路中,三極管則應(yīng)用于很多信號(hào)放大場(chǎng)合,對(duì)三極管的學(xué)習(xí)更具有普遍性。
三級(jí)管分NPN型晶體管和PNP型晶體管,實(shí)際上,當(dāng)能夠掌握NPN型晶體管的特性后,PNP型晶體管的特性也能夠基本了解了。
NPN晶體管的電路模型如下:
三個(gè)引腳分別代表三極管的基(BASE)極,發(fā)射(EMITTER)極和集電(COLLECTOR)極,簡要等效模型如下:
BE之間相當(dāng)于二極管,CE之間相當(dāng)于可調(diào)電阻,電阻調(diào)節(jié)范圍可從幾Ω到無窮大,也即CE之間可相當(dāng)于類似短路或者斷路狀態(tài)。
想要分析三極管電路,首先要清楚三極管的特征方程:
以上三極管特征方程無論是NPN管還是PNP管都符合,對(duì)于NPN管,電流流向如下:
等效圖中流向?yàn)椋?/p>
ib從B極流向E極,ic從C極流向E極,β是三極管的放大倍數(shù),數(shù)值在幾十到幾百之間,受工藝影響比較大。
然而,三極管的特征方程并非一直滿足,三極管滿足特征方程時(shí),三極管所處狀態(tài)稱為三極管的放大區(qū),而當(dāng)三極管處于飽和區(qū)和截止區(qū)時(shí),三極管的分析無法使用特征方程進(jìn)行分析,對(duì)于三極管的飽和區(qū)和截止區(qū),采用等效模型可以如下定義:
·如果降到最小值,都實(shí)現(xiàn)不了
,則稱為“飽和”;
·如果增到最大值(開路),都實(shí)現(xiàn)不了
,則稱為“截止”。
采用恒流源放電電路對(duì)三極管進(jìn)行初步認(rèn)識(shí)。
如圖所示為V2電源的恒流源放電電路,VBE一般定為0.7V,計(jì)算I1大小:
由計(jì)算可得,C極一直有1mA電流流動(dòng),且不隨V2的變化而變化,從而形成恒流放電電路。
由以上分析得出,C極電流的流動(dòng)不隨V2的影響,但是假設(shè)當(dāng)V2=1V時(shí),顯然V2
實(shí)際滿足條件為:
一般情況下,β>>1,故都采用。
從恒流源放電電路出發(fā),簡要說明求解三極管電路的步驟:
- 先假定三極管處于放大區(qū),計(jì)算出各極電壓電流;
- 根據(jù)計(jì)算結(jié)果,反推
的取值是否合理,從而判斷第一步的假設(shè)是否合理。
根據(jù)恒流源放電電路的參數(shù)計(jì)算,V2=15V時(shí),
根據(jù)計(jì)算,Uce顯然為合理值,Rce=10.7kΩ可理解為三極管只需要把Rce調(diào)整為10.7kΩ,即可使V2的放電維持1mA,等效圖如下:
當(dāng)V2=3V時(shí),電路如下:
假設(shè)三極管仍處于放大區(qū),I1=1mA,此時(shí)Uce=3-4.3=-1.3V,顯然,這是不合理的。
V2=3V時(shí),可以看出,Rce減小到0,也無法使成立,因此此時(shí)三極管處于飽和區(qū),而非放大區(qū),此時(shí)三極管的特性應(yīng)滿足飽和區(qū)的特性,而非放大區(qū)的特性。
事實(shí)上,作為半導(dǎo)體器件,三極管CE的電阻無法降到0Ω,所以,一般Uce電壓只能降到約0.2V,稱之為飽和管壓降。
三極管小結(jié):
·三極管是否處于放大區(qū),性質(zhì)截然不同;
·三極管電路計(jì)算一般先假設(shè)三極管處于放大區(qū),再反推Uce確認(rèn)是否合理;
·三極管β值一般認(rèn)為在100數(shù)量級(jí),但不會(huì)去計(jì)較具體是多少,如果一個(gè)電路非得β=100才能工作,那就是失敗的設(shè)計(jì),因?yàn)闆]法找到這么精準(zhǔn)合適的三極管;
·實(shí)際三極管造出來后會(huì)篩選一遍放大倍數(shù),后綴名會(huì)體現(xiàn)放大倍數(shù)的大體檔位;
·三極管并不知道自己在電路中是干什么的,它只是盡力使自己滿足的性質(zhì),電路整體表現(xiàn)出來的特性是人設(shè)計(jì)并取名的結(jié)果。
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