浅析三极管
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三极管工作原理分析,精辟、透彻,看后你就懂随着科学技的发展,电子技术的应用几乎渗透到了人们生产生活的方方面面。
晶体三极管作为电子技术中一个最为基本的常用器件,其原理对于学习电子技术的人自然应该是一个重点。
三极管原理的关键是要说明以下三点:1、集电结为何会发生反偏导通并产生Ic,这看起来与二极管原理强调的PN结单向导电性相矛盾。
2、放大状态下集电极电流Ic为什么会只受控于电流Ib而与电压无关;即:Ic与Ib之间为什么存在着一个固定的放大倍数关系。
虽然基区较薄,但只要Ib为零,则Ic即为零。
3、饱和状态下,Vc电位很弱的情况下,仍然会有反向大电流Ic 的产生。
很多教科书对于这部分内容,在讲解方法上处理得并不适当。
特别是针对初、中级学者的普及性教科书,大多采用了回避的方法,只给出结论却不讲原因。
即使专业性很强的教科书,采用的讲解方法大多也存在有很值得商榷的问题。
这些问题集中表现在讲解方法的切入角度不恰当,使讲解内容前后矛盾,甚至造成讲还不如不讲的效果,使初学者看后容易产生一头雾水的感觉。
笔者根据多年的总结思考与教学实践,对于这部分内容摸索出了一个适合于自己教学的新讲解方法,并通过具体的教学实践收到了一定效果。
虽然新的讲解方法肯定会有所欠缺,但本人还是怀着与同行共同探讨的愿望不揣冒昧把它写出来,以期能通过同行朋友的批评指正来加以完善。
一、传统讲法及问题:传统讲法一般分三步,以NPN型为例(以下所有讨论皆以NPN型硅管为例),如示意图A。
1.发射区向基区注入电子;2.电子在基区的扩散与复合;3.集电区收集由基区扩散过来的电子。
”(注1)问题1:这种讲解方法在第3步中,讲解集电极电流Ic的形成原因时,不是着重地从载流子的性质方面说明集电结的反偏导通,从而产生了Ic,而是不恰当地侧重强调了Vc的高电位作用,同时又强调基区的薄。
这种强调很容易使人产生误解。
以为只要Vc足够大基区足够薄,集电结就可以反向导通,PN结的单向导电性就会失效。
浅析三极管摘要三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大。
三极管如今的作用很多如:模拟信号大,数字电路中的开关作用,做恒流源,做有源电阻等。
关键词三极管;工作状态;工作原理;静态分析;稳定电路三极管是一种控制元件,三极管的作用非常的大,可以说没有三极管的发明就没有现代信息社会的如此多样化,电子管是他的前身,但是电子管体积大耗电量巨大,现在已经被淘汰。
三极管如今的作用很多如:模拟信号大,数字电路中的开关作用,做恒流源,做有源电阻等。
三极管的种类很多,并且不同型号各有不同的用途。
三极管大都是塑料封装或金属封装。
三极管的电路符号有两种:有一个箭头的电极是发射极,箭头朝外的是NPN型三极管,而箭头朝内的是PNP型。
实际上箭头所指的方向是电流的方向。
1晶体三极管的三种工作状态1.1截止状态当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,我们称三极管处于截止状态。
1.2放大状态当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并处于某一恰当的值时,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置,这时基极电流对集电极电流起着控制作用,使三极管具有电流放大作用,其电流放大倍数β=ΔIc/ΔIb,这时三极管处放大状态。
1.3饱和导通状态当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。
三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。
放大状态被广泛运用于信号的放大,其它两种状态常被用做电子开关。
2工作原理1)直接加在三极管V的基极和发射极之间,引起基极电流作相应的变化。
2)通过V的电流放大作用,V的集电极电流也将变化。
3)的变化引起V的集电极和发射极之间的电压变化。
三极管的工作原理与应用一、工作原理三极管是一种半导体器件,由三个掺杂不同的半导体材料构成,分别为基极(B)、发射极(E)和集电极(C)。
它通过控制基极电流来控制集电极电流,实现信号放大、开关控制等功能。
1. PN结和二极管三极管的基础是PN结和二极管。
PN结是由P型半导体和N型半导体直接相接而形成的结构。
当P型半导体中的空穴与N型半导体中的自由电子结合时,形成一个耗尽区域,该区域没有可移动的电荷。
当在PN结上施加正向偏置电压时,耗尽区域变窄,电子和空穴开始扩散,形成电流。
这就是二极管的工作原理。
2. 三极管结构三极管的结构包括P型基区、N型发射区和P型集电区。
基区与发射区之间的结为PN结,称为BE结;基区与集电区之间的结为PN结,称为BC结。
BE结为正向偏置,BC结为反向偏置。
3. 工作模式三极管有三种工作模式:放大模式、截止模式和饱和模式。
- 放大模式:当BE结为正向偏置且BC结为反向偏置时,三极管处于放大模式。
此时,基极电流较小,但由于发射区的电流放大作用,集电区的电流较大。
三极管可以放大输入信号的幅度。
- 截止模式:当BE结为正向偏置且BC结为正向偏置时,三极管处于截止模式。
此时,基极电流较小,无法将电流传递到集电区。
- 饱和模式:当BE结为反向偏置且BC结为正向偏置时,三极管处于饱和模式。
此时,基极电流较大,电流可以自由地从发射极到集电极流动。
二、应用领域三极管广泛应用于电子领域,具有信号放大、开关控制和振荡器等功能。
1. 信号放大三极管可以将微弱的信号放大为较大的信号。
在放大电路中,三极管作为放大器的核心元件,通过调整基极电流来控制集电极电流,从而放大输入信号。
2. 开关控制三极管可以用作开关,通过控制基极电流的开关状态来控制集电极电流的通断。
在数字电子电路中,三极管可以实现逻辑门、计数器和存储器等功能。
3. 振荡器三极管可以用于振荡器电路的构建,产生高频信号。
在射频电子电路中,三极管的振荡器应用非常广泛,如无线电发射机、接收机和雷达等。
详解三极管详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)晶体三极管,是半导体基本元器件之一,具有电流放大作用,是电子电路的核心元件在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。
详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)广义上,三极管有多种,常见如下图所示。
详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
本文所述的是狭义三极管,它有很多别称:详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)晶体三极管出现之前是真空电子三极管在电子电路中以放大、开关功能控制电流。
详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)真空电子管存在笨重、耗能、反应慢等缺点。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)早期,由于锗晶体较易获得,主要研制应用的是锗晶体三极管。
硅晶体出现后,由于硅管生产工艺很高效,锗管逐渐被淘汰。
经半个世纪的发展,三极管种类繁多,形貌各异。
详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)小功率三极管一般为塑料包封;大功率三极管一般为金属铁壳包封。
三极管核心结构核心是“PN”结是两个背对背的pn结可以是NPN组合,也或以是PNP组合由于硅NPN型是当下三极管的主流,以下内容主要以硅NPN型三极管为例!详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)硅NPN型三极管的制造流程详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)管芯结构切面图详解三极管(结构、制程、原理特性、电路、分类与发展)发射区高掺杂:为了便于发射结发射电子,发射区半导体掺浓度高于基区的掺杂浓度,且发射结的面积较小;基区尺度很薄:3~30μm,掺杂浓度低;集电结面积大:集电区与发射区为同一性质的掺杂半导体,但集电区的掺杂浓度要低,面积要大,便于收集电子。
三极管的原理与应用1. 三极管的基本原理三极管是一种半导体器件,由三个不同掺杂的半导体材料构成。
它由基(注音符号:b)、集电极 (注音符号:c) 和发射极 (注音符号:e) 组成。
三极管可以作为放大器、开关和稳压器等各种应用。
三极管的基本原理是利用控制基极电流来控制集电极电流。
当基极电流大于零时,三极管处于放大状态;当基极电流为零时,三极管处于截止状态。
三极管的其中一种常见类型是NPN型三极管,其中N代表负型材料,P代表正型材料。
PNP 型三极管则是和NPN型三极管相反的结构。
2. 三极管的工作原理三极管的工作原理可以分为放大器模式和开关模式两种。
2.1 放大器模式在放大器模式下,三极管通过控制基极电流来控制集电极电流。
基极电流的微小变化可以引起集电极电流的较大变化,从而实现信号的放大。
三极管在放大器模式下可以用于放大音频、视频和无线电频率等。
在放大器模式下,三极管的工作可以被表示为以下电路模型:•输入端:基极•输出端:集电极•控制端:发射极2.2 开关模式在开关模式下,三极管的基极电流被控制为零或非零。
当基极电流为非零时,三极管处于导通状态,集电极电流会流过;当基极电流为零时,三极管处于截止状态,集电极电流不流通。
这种开关行为使得三极管可以用做数字电路和模拟电路的开关。
3. 三极管的应用三极管由于其可靠性和多功能性,在各种电子电路中被广泛应用。
3.1 放大器三极管可以被用作放大器来增加信号的幅度。
在音频放大器和无线电频率中,三极管被广泛使用。
放大器的设计需要考虑输入、输出阻抗和增益等因素,以满足特定的应用需求。
3.2 开关三极管可以用作开关来控制电路的通断。
在数字电路中,三极管可以用做开关来实现逻辑与、逻辑或等基本逻辑门。
在模拟电路中,三极管可以用作电压控制开关,实现电路的控制。
3.3 稳压器三极管可以用作稳压器来提供稳定的电压输出。
稳压器电路可以保持输出电压的稳定性,抵抗输入电压的波动。
这对于需要稳定电压源的电子设备非常重要。
三极管电路讲解摘要:1.三极管的基本概念2.三极管的工作原理3.三极管的分类4.三极管的主要参数5.三极管的应用领域正文:三极管是一种常用的半导体元器件,它在电子电路中有着广泛的应用。
下面,我们来详细讲解一下三极管电路的相关知识。
1.三极管的基本概念三极管,又称为晶体三极管,是由三个控制电极组成的半导体器件。
它具有电流放大作用,能够将输入信号的电流放大到输出端。
三极管的结构主要有两种:NPN 型和PNP 型。
2.三极管的工作原理三极管的工作原理主要基于半导体材料的PN 结。
当三极管的基极电流(IB)流过时,它将引起集电极电流(IC)的放大。
这个过程中,基极电流对集电极电流的放大作用称为电流放大系数,它与三极管的类型、结构和工作条件有关。
3.三极管的分类根据结构和工作原理的不同,三极管可以分为两类:NPN 型和PNP型。
其中,NPN 型三极管的发射极是电子浓度较低的N 型半导体,基极是电子浓度较高的P 型半导体,集电极是电子浓度最高的N 型半导体;PNP 型三极管则相反,发射极是电子浓度较高的P 型半导体,基极是电子浓度较低的N 型半导体,集电极是电子浓度最高的P 型半导体。
4.三极管的主要参数三极管的主要参数包括:电流放大系数(β)、极性、静态工作点(ICEO)、最大耗散功率(Ptot)等。
其中,电流放大系数表示基极电流对集电极电流的放大能力;极性决定了三极管的输入和输出信号的电流方向;静态工作点是指三极管在静态工作状态下,基极电流和集电极电流的比值;最大耗散功率表示三极管在最大工作状态下能够承受的热功率。
5.三极管的应用领域三极管在电子电路中有着广泛的应用,如放大器、振荡器、开关等。
它不仅能够放大电流,还可以控制电流的开关,因此被广泛应用于各种电子设备和仪器中。
总之,三极管是一种重要的半导体元器件,它的工作原理、分类和参数都是电子工程师需要掌握的基本知识。
三极管工作原理简述三极管,也叫做晶体三极管,是一种半导体器件,是现代电子学中使用最广泛的元件之一。
三极管的工作原理是在两个PN结之间加入一个控制电极,控制电极可以通过控制电压来控制器件的电流。
我们来了解一下PN结。
PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结。
P型半导体中含有大量的空穴,而N型半导体中含有大量的电子。
当P型半导体和N型半导体连接时,空穴和电子会相互扩散。
这种扩散会导致PN结形成一个电场,这个电场可以阻挡电子和空穴的进入,因此PN结中只有极少数的电子和空穴。
三极管由三个掺杂不同的半导体区组成:发射极、基极和集电极。
发射极和集电极都是N型半导体,而基极是P型半导体。
发射极和集电极之间形成一个PN结,而发射极和基极之间也形成一个PN 结。
当三极管中的电压和电流满足一定的条件时,PN结中的电子和空穴会被注入到基极中。
这些电子和空穴在基极中会以不同的方式重新组合。
如果基极与发射极之间的电压大于PN结的阈值电压,电子就会从基极流入发射极。
这个过程被称为“注入”。
当电子从基极流入发射极时,会形成一个电流,这个电流被称为“发射极电流”。
发射极电流可以被控制,因为我们可以通过控制基极与发射极之间的电压来控制电子的注入量。
当基极与发射极之间的电压增加时,发射极电流也会增加。
如果我们将基极与集电极之间的电压保持在一个较低的水平,发射极电流就会流入集电极,形成一个“集电极电流”。
由于集电极电流的大小取决于发射极电流的大小,因此我们可以通过控制基极与发射极之间的电压来控制集电极电流的大小。
三极管的工作原理可以被看作是一个控制电流的过程。
通过控制基极与发射极之间的电压来控制发射极电流的大小,从而控制集电极电流的大小。
三极管被广泛应用于放大信号和开关电路中,是电子学中不可或缺的元件之一。
三极管的结构与应用浅析摘要:在电子电路中,半导体三极管是一种非常重要的元件,它具有非常广泛的应用。
三极管广泛运用到电视、汽车等各行业中,推动了各个行业的更新换代,对每个行业具有很大地推动作用。
所以,三极管非常重要,其质量的好坏直接关系到三极管的应用。
在三极管的生产和使用中,首要的就要保证三极管的质量,要对其质量进行检测。
鉴于此,本文主要分析三极管的结构与应用。
关键词:三极管;结构;应用1 概述三极管是一种非常重要的半导体器件,它在电子电路中发挥了极大作用。
三极管器件的应用非常广泛,已在各个领域得到广泛应用。
例如,计算机、电视机、汽车等行业,对人类文明产生了很大的推动力。
为了更好地发挥三极管的作用,必须先对三极管的结构进行详细了解,并清楚三极管在电子电路中有哪些功效,怎样对三极管的质量进行鉴定。
只有掌握了这些知识,才能更好地发挥出三极管的作用,有效促进各个行业的正常运行和发展,促进整个国民经济的发展。
2 三极管工作原理三极管的工作原理与二极管、PN结特性密不可分,合理引申,完全能解释三极管各区工作原理、特性曲线,而不必另求曲解。以前述 NPN 型三极管放大为例,在前述相同的条件下的放大作用,从宏观上也可理解为“两个受控电阻的并联分流”(不再详解);而从微观上,结合三极管的结构特点,其工作原理的如下(IE、IB、IC均指主导电流)。发射结加一个足够的正向的电压,PN结变薄,发射区的多数载流子(自由电子)很容易越过发射结扩散到基区,实现了对基区少数载流子(自由电子)在数量上的增加,或者说:发射区的多数载流子(自由电子)很容易地被大量发射进入基区,形成发射极电流IE。
大量的自由电子到达基区后,分布在基区的空穴(多子)与自由电子“中和”,同时“空穴”又会不断地在外部电源作用下得到补充,“空穴”不断地与“电子”中和,这个动态过程,就形成基极电流IB,或者说是对IE的“截流”。
因基区很薄、掺杂浓度低,空穴和有机会复合掉的电子都较少,大多进入基区的自由电子很快浓度扩散至集电结边缘。
三极管的实际应用及原理图引言三极管是一种重要的电子元件,它在电子技术中有着广泛的应用。
本文将介绍三极管的原理和常见的实际应用,并提供相关的原理图。
一、三极管的原理三极管是一种半导体器件,由三个区域的P-N结组成,分别为发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
根据控制电流的不同,三极管可以工作在放大、开关和稳压等不同的工作模式。
1. 放大模式在放大模式下,三极管的基极-发射极电流(Ib)较小,而集电极-发射极电流(Ic)较大,可以放大输入信号的电流和电压。
三极管的放大倍数由其参数和电路连接方式决定。
2. 开关模式在开关模式下,当基极电流为零或较小时,三极管处于关断状态,集电极电流(Ic)非常小。
当基极电流较大时,三极管进入饱和状态,集电极电流(Ic)最大,可以用作开关控制器件。
3. 稳压模式在稳压模式下,三极管可以用作稳压器的关键组成部分。
通过合理选择三极管的参数和电路连接方式,可以实现对电源电压的稳定输出。
二、三极管的实际应用三极管作为一种重要的电子元件,在各种电子电路中都有着广泛的应用。
1. 放大器三极管常用于放大电路中,可以放大微弱的音频、视频或射频信号。
放大器的设计基于三极管的放大特性,通过调整电路参数实现对输入信号的放大。
•低频放大器:常用于音频放大器,提高音频信号的功率和音质。
•射频放大器:常用于无线电通信设备中,放大射频信号以增强信号传输能力。
•视频放大器:常用于电视、摄像机等视频设备中,放大视频信号以提高图像质量。
2. 开关控制器三极管的开关特性使其在各种开关电路中得到广泛应用。
•电子开关:三极管可用作电子设备的开关,如计算机电源、电子继电器等。
•脉冲宽度调制(PWM):三极管可用于实现PWM控制,如电机速度控制、LED亮度调节等。
3. 稳压器稳压器常用于提供稳定的电源电压。
•线性稳压器:采用三极管作为调节元件,通过调整三极管的工作状态来实现对电源电压的稳定输出。
浅析三极管非门及二极管与门和或门电路原理
二极管与门电路原理
如图:为二极管与门电路,Vcc = 10v,假设3v及以上代表高电平,0.7及以下代表低电平,下面根据图中情况具体分析一下,
1.Ua=Ub=0v时,D1,D2正偏,两个二极管均会导通,
此时Uy点电压即为二极管导通电压,也就是D1,D2导通电压0.7v.
2.当Ua,Ub一高一低时,不妨假设Ua = 3v,Ub = 0v,这时我们不妨先从D2开始分析,D2会导通,导通后D2压降将会被限制在0.7v,那么D1由于右边是0.7v左边是3v所以会反偏
截止,因此最后Uy为0.7v,这里也可以从D1开始分析,如果D1导通,那么Uy应当为3.7v,
此时D2将导通,那么D2导通,压降又会变回0.7,最终状态Uy仍然是0.7v.
3.Va=Vb=3v,这个情况很好理解,D1,D2都会正偏,Uy被限定在3.7V.
总结(借用个定义):通常二极管导通之后,如果其阴极电位是不变的,那么就把它的阳极电位固定在比阴极高0.7V的电位上;如果其阳极电位是不变的,那么就把它的阴极电位固定在比阳极低0.7V的电位上,人们把导通后二极管的这种作用叫做钳位。
二极管或门电路原理
如图,这里取Vss = 0v,不取-10v
1、当Ua=Ub=0v时,D1,D2都截至,那么y点为0v.
2、当Ua=3v,Ub=0v时,此时D1导通,Uy=3-0.7=2.3v,D2则截至
同理Ua=0v,Ub=3v时,D2导通,D1截至,Uy=2.3v.
3、当Ua=Ub=3v时,此时D1,D2都导通,Uy=3-0.7=2.3v.
三极管非门电路原理。
浅析三极管摘要:三极管工作的原理、过程、条件、应用关键词:浅析晶体三极管98在中国的抗战时期,一只三极管(电子管)胜比千军万马。
八路军要搞到一只三极管比搞到军火、药品还难!因为有了它,才能有千里耳——电台。
直到当今社会,大到宇宙飞船,小到家用电器都是基于三极管及其原理来工作的。
三极管对世人来说,的确是一件最为重要又神秘的器件。
本文将用通俗的手法,让你轻松简易的进入三极管世界。
一、三极管的分类三极管最大的分类为电子三极管和晶体三极管两类。
1904年,英国物理学家弗莱明发明了世界上第一只电子管,世界从此进入了电子时代。
如图,电子管的外形是只玻璃瓶(如图1),图1早期的电台、电视机、收音机、扩音机等电子产品都是用电子管制作的。
近年来逐渐被晶体管和集成电路所取代,但目前在一些高保真音响器材中,仍然使用电子管作为音频功率放大器件。
现在我们所接触到的一般都是晶体三极管(如图2)图2晶体三极管的分类很多。
可按制作材料分为:锗管、硅管;可按功率大小分为:大功率、中功率、小功率;可按截止频率分为:高频、低频;还有按结构、封装、噪音等等进行分类。
例我们常用的9012、9013、8050、8550都是属于低频、小功率、硅管;9018是属于高频、小功率、硅管;9014是属于低噪声、低频、小功率、硅管。
二、晶体二极管要了解三极管,首先要了解二极管。
二极管的主要功能就是单向导电性,即在通常状态下电流只能从二极管的一端流向另一端,反向是截止的。
如图3,将P型半导体和N型半导体连合,形成一个P-N结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。
当将P极接电源正极,N极接电源负极,即外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场互相抑消,PN结导通,引起了正向电流。
图3当将P极接电源负极,N极接电源正极,即外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,PN结截止。
二极管的正向也是要的一定的电压下才会导通的,这个电压称为正向导通电压或正向压降;二极管的反向在较大的电压下也会导通,这个电压称为二极管的反向击穿电压或耐压;二极管正向导通时,如电流加得太大,会被烧毁,故二极管有最大正向电流限制。
以上三点是二极管的三个主要参数。
如我们常用的整流二极管1N4007:正向压降是0.7伏,反向击穿电压是1000伏,最大正向电流1安。
普通亮度的φ5发光二极管:正向压降是1.62伏,反向击穿电压是50伏,最大正向电流(正常工作电流)20毫安。
对于同一个二极管来说,其正向压降和反向击穿电压都是固定且很稳定的(随通过电流的变化,变化很小),这就是其稳压特性。
所以所有的二极管正向都是一个很好的稳压管,而专用稳压管都是利用反向击穿电压特性制成的。
三、晶体三极管的工作原理1.内部结构如图4,三极管可以看作是由两个二极管合成的,其内部有两个PN结。
在通常状态,电流只能从P流向N。
图42.符号三极管在电路图中的符号如图5所示,三个引脚分别叫做:基极b(基本控制用)、集电极c(被控制)、发射极e(基极电流电子发射)。
图5现代工艺制造的三极管,集电极c和发射极e一般不能反用。
如果反用,会大大降低三极管的放大倍数。
3.外形我们现在常用的9012、9013、9014、9015、9018、8050、8550等三极管都是TO-92封装形式的(如图6)。
三极管正面朝向自己时,管脚依次是e、b、c。
从底面和顶面看时,非常容易搞错,在使用时可事先将e脚折弯,作为标识。
图64.放大作用放大作用是三极管的灵魂,我们用NPN型三极管,来说明三极管的电流关系(电流放大作用)。
按照PN结的特性,电流可以三极管的b极流向e极,也可以从b极流向c 极。
但不能从c极流向e极,也不能从e极流向c极。
因为这时电流都会被一个反向的PN结所阻断。
然而,当我们给b-e通一个电流(Ib)的同时,集电极c---发射极e就能导通了,而且这时的c-e电流Ic可以比Ib大的多(几百倍)。
这就是三极管的放大和开关作用(如图7),如同飞机机翼升力产生的原理相仿。
静置时机翼没有向上的升力,当机翼相对空气向前运动时,机翼就产生了垂直的升力。
图7学习使用三极管,就是学会如何用基极电流Ib来控制集电极电流Ic。
使电路具有放大功能或自动控制功能或作为振荡器应用等等。
5.工作状态要正确使用三极管,必须熟悉三极管的三个工作状态。
在使用三极管时,必须明白自己要使三极管工作在什么状态才能达到预期的效果。
我们知道,二极管正向是导通的,反向是截止(不导通)的,而二极管的正向导通和反向截止都是有条件的。
其反向截止的条件是:所加的电压小于其反向击穿电压(电压高了,什么东西都会被击穿)。
二极管的正向导通条件是两个:一是所加的电压大于二极管的导通门限电压;二是要加限流电阻。
我们所用的9013、9012等三极管中的b极到e极(发射结),就是一个导通门限电压约0.6V 的二极管。
(1).截止状态(Ib=0、Ic=0):如图8,当电位器从最下端慢慢向上调节,B点的电位(和0V基准点间的电压)从0V变到约0.6V的过程中,基极电流Ib 都为0。
这时的集电极电流Ic自然也为0,C到E之间截止(无电流不导通),C 点的电位等于A点的电位(6V)。
图8(2).放大状态(ΔIc=βΔIb):当电位器继续向上调节,B点的电位继续变高,这时发射结开始导通,基极电流Ib产生,集电极电流Ic也出现,并且可以是Ib的上百倍。
在这过程中,随着Ib变大,Ic将会上百倍的随之变大。
C 点的电位相应随之变低,A、C点之间的电压变大。
(3).饱和状态(Ic恒定=(6V-0.2V)/Rc):基极电流Ib不断变大,C 点的电位变低到三极管的饱和导通电压(约0.2V)时,C点的电位就不能再变低了。
这时Ib不管怎么变大,Ic都不会再变了。
6.偏置与阀值一般的信号都是很小的,其电压往往都低于三极管的门限电压。
为了让三极管能很好的工作在放大状态(特别是对交流信号的放大),必须事先设置一个偏置电流Ib,同时要选取匹配的负载电阻Rc。
如图9调节R1、R2的大小,使C 点的电位是电源电压的一半时,放大效果一般是最好的。
这时B点的电位稍有上、下变化,就会引起C点的电位很大的下、上变化。
图9我们直流控制中用到的偏置,基本都是直流自动控制中临界点(门限值)的设置问题,即阀值的设定(有时被误称为灵敏度的设定)。
如图10是一个大家最熟悉的“有光就亮”电路。
由于光敏电阻只有一种,要设置本电路的偏置值,只有改变(更换)R2的阻值。
R2变大,发光管容易亮,不容易灭(对光照量的门限值降低),反之亦然。
图10图11同样,图11中三种电路中R2和“光照量”的关系也要能熟练的分析。
7.输入与输出习惯上将信号、用来控制的电量、传感器的变化电量及基极电流Ib称作三极管的输入量;将被控制的负载电压、集电极电流Ic称作三极管的输出量。
如图12,图12简单的可以理解为基极是三极管的输入端,集电极是三极管的输出端。
通常输入信号电流要比被控制电流的输出小得多,当然有时也可以是输入控制电流比输出被控制电流大。
但是不管是输入还是输出都严禁短路超载。
(如图13)图13输出分为集电极输出和发射极输出两种。
图14,集电极输出的电路,基极电流Ib不流经负载,这样基极电流Ib和基极B点的电位不会受输出“反馈电压”的影响。
控制电路的“灵敏度”较高。
图14发射极输出的电路,基极电流Ib要流经负载,这样基极电流Ib和基极B 点的电位会严重的受输出“反馈电压”的影响。
控制电路的“灵敏度”较低。
例如:图15中由NPN三极管组成的光控电路中。
当光照变强,B点的电位升到0.6V 时,三极管导通,发光管亮。
发光管亮时E点的电位可能达到几伏,例如4伏。
然而E点的电位比B点还要高出很多,这显然是绝不可能的。
这时要保证E点的电位是4伏的话,B点的电位必须要达到4.6V。
图158.放大与复合在自动控制中,传感器上能通过的电流一般都是很小的,而负载电流都比较大,所以自动控制电路都有放大部分。
例如:我们这里用的光敏电阻一般只能通过几百微安(零点几毫安)的电流,而发光管正常发光需要十几毫安的电流。
所以像如图16这样用光敏电阻来直接控制发光管是不能正常工作的。
图16只有当光敏电阻上通过的电流,经三极管放大后,才能驱动发光管。
例如:如图17,通过Rx的电流即Ib为100µA,经三极管放大150倍,这时通过发光管的电流为15mA,发光管正常发光。
但如果这时将发光管换成小灯泡,就又不能发光了。
因为小灯泡的正常工作电流要300mA。
这时就应该再用一个三极管将15mA的电流再次放大,才能推动灯泡正常工作。
图17从图18中可以看出,两个三极管合在一起,最后出来的还是三个接线端,且其功能和一个三极管的e、b、c三个脚完全相同,只是放大倍数变大了。
这就是复合管。
图18将两个三极管组合成一个复合管的形式有如图所示的四种方法。
组合后得到的“三极管”的类型,由前面的(单管基极作为复合管基极的)那个三极管的类型决定。
(如图19)图199.延时与放电如图20和图21,是两个简单的延时(灯)电路。
其中一个是靠电容放电延时,一个是靠电容充电延时。
图20,放开按钮后(图21,按下按钮后),发光管延时“瞬间”后熄灭。
在实际应用中要合理的利用放电延时或充电延时。
注意在充电延时电路中,千万别忘了放电电阻R放的作用。
否则电路无法连续工作。
图20图21在电源电压一定的情况下。
电容C的容量越大延时时间越长,但电容C的容量是不可能增大太多的。
而延时电阻R的阻值太大、太小都会缩短延时时间。
电阻R的阻值太小时,放电太快;电阻R的阻值太大时,不容易点亮发光管;这样要增加延时时间只有靠三极管的放大了。
同样,在充电延时电路中,要设置放电用的电阻和二极管。
(如图22)图22。