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三极管事情原理

2023-08-22

三极管是电流放大器件,有三个极,划分叫做集电极C,基极B,发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。


一、电流放大


  下面的剖析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示,我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的偏向都是流出发射极的,以是发射极E上就用了一个箭头来体现电流的偏向。三极管的放大作用就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源 能够提供应集电极足够大的电流的话),而且基极电流很小的转变,会引起集电极电流很大的转变,且转变知足一定的比例关系:集电极电流的转变量是基极电流变 化量的β倍,即电流转变被放大了β倍,以是我们把β叫做三极管的放大倍数(β一ban远大于1,例如几十,几百)。若是我们将一个转变的小信号加到基极跟发射 极之间,这就会引起基极电流Ib的转变,Ib的转变被放大后,导致了Ic很大的转变。若是集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么凭证电压盘算公式 U=R*I 可以算得,这电阻上电压就会发生很大的转变。我们将这个电阻上的电压取出来,就获得了放大后的电压信号了。


二、偏置电路


  三极管在现实的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。这有几个缘故原由。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管),基极电流必须在输入电压 大到一定水平后才气发生(对于硅管,常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以以为是0。但现实中要放大的信号wangwang远比 0.7V要。羰遣患悠玫幕,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(由于小于0.7V时,基极电流都是0)。若是我们事先在三极管的基极上加上一 个合适的电流(叫做偏置电流,上图中谁人电阻Rb就是用来提供这个电流的,以是它被叫做基极偏置电阻),那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小 信号就会导致基极电流的转变,而基极电流的转变,就会被放大并在集电极上输出。另一个缘故原由就是输出信号规模的要求,若是没有加偏置,那么只有对那些zeng加的 信号放大,而对减小的信号无效(由于没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了)。而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极 电流就可以减。坏笔淙氲幕缌鱶eng大时,集电极电流就zeng大。这样减小的信号和zeng大的信号都可襶uan环糯罅。


三、开关作用


  下面说说三极管的饱和qing况。像上面那样的图,由于受到电阻 Rc的限制(Rc是牢靠值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能无限zeng加下去的。当基极电流的zeng大,不能使集电极电流继续zeng大 时,三极管就进入了饱和状态。一ban判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很。梢悦魅肺 一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来看成开关使用:当基极电流为0时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管阻止),相当于开关断开;当基极电流很 大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。若是三极管主要事情在阻止和饱和状态,那么这样的三极管我们一ban把它叫做开关管。


四、事情状态


  若是我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭。若是基极电流较量大时(大于流过灯泡的电流除以三极管 的放大倍数 β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,以是就可以用一个小电流来控制一个大电流的通 断。若是基极电流从0逐步zeng加,那么灯泡的亮度也会随着zeng加(在三极管未饱和之前)。


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