电子开发 | 基础入门 | 电路原理图 | 婵犵數濮甸鏍窗閺嶎厹鍋戦柟缁㈠枛閸ㄥ倸霉閻撳海鎽犻柛銈咁儏闇夐柛蹇撳悑缂嶆垿鏌i幇顒婅含闁哄瞼鍠栭、娑㈠幢濡や礁娅ゅ┑鐘灪閻楁鎹㈠☉銏犵閻庣數枪閺嗭繝姊洪悷鏉挎闁瑰嚖鎷� | PLC闂傚倸鍊烽懗鍓佹兜閸洖鐤鹃柣鎰ゴ閺嬪秹鏌ㄥ┑鍡╂Ф闁逞屽厸缁舵岸寮幘缁樻櫢闁跨噦鎷�   闂傚倸鍊风欢姘缚瑜嶈灋婵°倕鎳忛弲婵嬫煏閸繍妲堕柍褜鍓欓幊鎾凰囬崷顓涘亾濞堝灝鏋ら弸顏咁殰椤忓啫宓嗙€规洘锕㈤崺锟犲礃瑜忛柦闈涒攽閻樺灚鏆╅柛瀣☉铻為幖娣妼閸ㄥ倿鏌涘┑鍡楊伒闁兼澘娼¢弻鐔封枔閸喗鐏撻梺鍛婎殕绾板秶鎹㈠☉銏犲耿婵☆垰鍚嬮崳顔剧磽娴f彃浜炬繝銏e煐閸旀牠宕戦敐澶嬬厱闁靛鍠栨晶顖炴煛娓氣偓娴滃爼骞冨Δ鍐ㄦ瀳濠㈣泛顑呴锟� Ctrl+D 闂傚倸鍊风粈浣虹礊婵犲倴缂氱憸鏃堛€侀弽顓炲窛妞ゆ棁妫勫鍧楁⒑閸愬弶鎯堥柟鍐叉捣缁辨帡鍩¢崨顔惧幍濡炪倖鐗楃划宀勩€傞崗绗轰簻闁靛绠戦悘鎾煛鐏炶濡奸柍钘夘槸铻栭柛鎰╁妼椤姊绘担鍛婂暈闁哄被鍔戦獮濠囧箛閺夎法顔嗗銈嗗姧缁犳垿锝為崨瀛樼厓闁靛鍎辩敮鐘绘煙閺屻儳鐣烘慨濠傛惈鏁堥柛銉戝喚鐎抽梺璇插閸戝綊宕i崘顭戝殨妞ゆ劧瀵岄弫瀣煃瑜滈崜鐔兼偘椤曗偓楠炲洭顢橀悢濂夆偓鎾剁磼閸撗冾暭闁挎艾霉濠婂牏鐣洪柡灞诲姂閹倝宕掑☉姗嗕紦濠电姷鏁搁崑鐐哄垂閸洖绠伴柟缁㈠枛绾惧鏌熼崜褏甯涢柛瀣剁悼閹茬ǹ顓兼径濠傜哎闂佸搫琚崕娲极閸℃稒鐓熼柡鍌涘閹叉悂鏌嶇紒妯荤闁哄矉绲借灒濠㈠墎枪閹牆顪冮妶鍛濞存粌鐖奸獮鍐兜閸滀焦鞋闂備礁鎼懟顖炈囬柆宥呯闁靛繒濮堥悢鍝ョ懝妞ゆ牗绋掗妴鍐⒒娓氣偓濞佳囁囨禒瀣瀭鐎规洖娲ㄩ惌鍡楊熆閼搁潧濮堥柣鎾跺枛閺屾洝绠涚€n亖鍋撻弽褉妲堢憸鏃堝蓟閿濆鐒洪柛鎰典簼閸Q冾渻閵堝棙绌跨紓宥勭窔瀹曟椽鍩€椤掍降浜滈柟鐑樺灥椤忊晠鏌i鐕佹疁闁哄瞼鍠撻埀顒傛暩鏋€涙繄绱撴担瑙勨拻闁稿鎸鹃幑銏犫槈閵忕姴鑰块梺褰掑亰閸撴稒瀵奸崶鈺冪=濞达絿鐡旈崵娆愩亜閹存繍妯€闁绘侗鍣e畷姗€顢欓崗澶婁壕闁挎洖鍊哥粻鎶芥煛閸愩劌浜扮紒鎲嬫嫹.

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三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:21407    更新时间:2017-6-6

一、很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合(如图1)。这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。我们以 NPN 型三极管为例(见图 2 ),两个 PN 结共用了一个 P 区 —— 基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个 PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的 PN 结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

 

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)

 

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)

 

    二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图 3 ),用式子来表示就是

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)

 

    β 和 α 称为三极管的电流分配系数,其中 β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。例如,基极电流的变化量 ΔI b = 10 μA , β = 50 ,根据 ΔI c = βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量 ΔI c = 50×10 = 500μA ,实现了电流放大。
     
    三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供 I b 、 I c 和 I e 这三个电流。为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图 4 )。这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图 4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。电路见图 5 ,若给三极管外加一定的电压,就会产生电流 I b 、 I c 和 I e 。调节电位器 RP 改变基极电流 I b , I c 也随之变化。由于 I c = βI b ,所以很小的 I b 控制着比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三极管产生的,是由电源 V CC 在 I b 的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。

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四、如图5,假设三极管的β=100,RP=200K,此时的Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=βI b=2mA
当RP=0时,Ib=6v/100k=0.06mA,Ic=βI b=2mA。以上两种状态都符合Ic=βI b,我们说,三极管处于"放大区"。假设RP=0,Rb=1k,此时,Ib=6v/1k=6mA按Ic=βI b计算,Ic应等于600mA,而实际上,由于图中300欧姆限流电阻(Rc)的存在,实际上Ic=(6v/300)≈20mA,此时,Ic≠βI b,而且,Ic不再受Ib控制,即处于"饱和区",当RP和Rb大到一定程度,使Ube<死区电压(硅管约0.5V,锗管约0.3)此时be结处于不导通状态,Ib=0,则Ic=0,处于"截止区"。

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)


       五、单纯从“放大”的角度来看,我们希望 β 值越大越好。可是,三极管接成共发射极放大电路(图 6 )时,从管子的集电极 c 到发射极 e 总会产生一有害的漏电流,称为穿透电流 I ceo ,它的大小与 β 值近似成正比, β 值越大, I ceo 就越大。 I ceo 这种寄生电流不受 I b 控制,却成为集电极电流 I c 的一部分, I c = βI b + I ceo 。值得注意的是, I ceo 跟温度有密切的关系,温度升高, I ceo 急剧变大,破坏了放大电路工作的稳定性。所以,选择三极管时,并不是 β 越大越好,一般取硅管 β 为 40 ~ 150 ,锗管取 40 ~ 80 。

 

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)

 

    六、在常温下,锗管的穿透电流比较大,一般由几十微安到几百微安,硅管的穿透电流就比较小,一般只有零点几微安到几微安。 I ceo 虽然不大,却与温度有着密切的关系,它们遵循着所谓的“加倍规则”,这就是温度每升高 10℃ , I ceo 约增大一倍。例如,某锗管在常温 20℃ 时, I ceo 为 20μA ,在使用中管芯温度上升到 50℃ , I ceo 就增大到 160μA 左右。测量 I ceo 的电路很简单(图 7 ),三极管的基极开路,在集电极与发射极之间接入电源 V CC ( 6V ),串联在电路中的电流表(可用万用表中的 0.1mA 挡)所指示的电流值就是 I ceo 。

 

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七、严格地说,三极管的 β 值不是一个不变的常数。在实际使用中,调整三极管的集电极电流 I , β 值会随着发生变化(图 8 )。一般说来,在 I c 很小(例如几十微安)或很大(即接近集电极最大允电流 I CM )时, β 值都比较小,在 1mA 以上相当宽的范围内,小功率管的 β 值都比较大,所以,同学们在调试放大电路时,要确定合适的工作电流 I c ,以获得最佳放大状态。另外, β 值也和三极管的其它参数一样,跟温度有密切的关系。温度升高, β 值相应变大。一般温度每升高 1℃ , β 值增加 0.5 %~ 1 %。

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        八、三极管有一个极限参数叫集电极最大允许电流,用 I CM 表示。 I CM 常称为三极管的额定电流,所以人们常常误认为超过了 I CM 值,由于过热会把管子烧坏。实际上,规定 I CM 值是为避免集电极电流太大时引起 β 值下降过多。一般把 β 值降低到它的最大值一半左右时的集电极电流定为集电极最大允许电流 I CM 。

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        九、三极管的电流放大系数 β 值还与电路的工作频率有关。在一定的频率范围内,可以认为 β 值是不随频率变化的(图 9 ),可是当频率升高到超过某一数值后, β 值就会明显下降。为了保证三极管在高频时仍然具有足够的放大能力,人们规定:当频率升高到使 β 值下降到低频( 1000Hz )值 β 0 的 0.707 倍时,所对应的频率称为 β 截止频率,用 f β 表示。 f β 就是三极管接成共发射极电路时所允许的最高工作频率。

三极管 β 截止频率 f β 是在三极管接成共发射极放大电路时测定的。如果三极管接成共基极电路,随着频率的升高,其电流放大系数 α ( α = I c / I e )值下降到低频( 1000Hz )值 α o 的 0.707 倍时,所对应的频率称为 α 截止频率,用 f α 表示(图 10 )。 f α 反映了三极管共基极运用时的频率限制。在三极管产品系列中,常根据 f α 的大小划分低频管和高频管。国家规定, f α < 3MHz 的为低频管, f α > 3MHz 的为高频管。

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当频率高于 f β 值后,继续升高频率, β 值将随之下降,直到 β = 1 ,三极管就失去了放大能力。为此,人们规定:在高频条件下, β = 1 时所对应的频率,称为特征频率,用 f T 表示。 f T 常作为标志三极管频率特性好坏的重要参数。在选择三极管时,应使管子的特征频率 f T 比实际工作频率高出 3 ~ 5 倍。
     f α 与 f β 的物理意义是相同的,仅仅是放大电路连接方式不同。理论分析和实验都可以证明,同一只三极管的 f β 值远比 f α 值要小,它们之间的关系为
f β =( 1 - α ) f α
     这就说明了共发射极电路的极限工作频率比共基极电路低得多。所以,高频放大和振荡电路大多采用共基极连接。


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