現在的IC技術是日新月異的技術,無論是模擬電路,還是數字電路都能進行IC化或LSI化。觀察電視機和計算機內部,除了電源電路以外,幾乎所有的電路都被IC化或LSI化,找到晶體管和FET等單個放大器是很困難的。但是,僅僅使用IC和LSI的電路設計,只是選擇符合電路設計說明書的性能與功能的IC和LSI,因此不能說是創造性的工作,并且OP放大器出現問題時,不能直接調整,但是,如果是單個晶體管的放大電路,就能采取多種對策。所以還是有必要全面學習三極管的。
關鍵詞:晶體管;
01晶體管的分類
晶體管有兩種類型,分別稱NPN晶體管和PNP晶體管,它們都有兩個PN結,基本結構如圖1-1所示:
圖1-1 晶體管的PN結
圖1-1中所示的PN結為二極管,可以認為,晶體管在基極-發射極間和基極-集電極間連接著二極管。
02晶體管的三個直流特性參數
1、直流增益hfe
三極管如果獲得適當的偏置,可以把b極電流IB進行放大,在c極形成一個較大的電流Ic,三極管的直流增益可以表示為:
該參數描述了三極管把電流放大的倍數,假設直流增益hfe為200,基極電流IB為50uA,那么集電極電流Ic為:
可見三級管把50uA放大到了10mA。
有的朋友可能會大膽地說,如果三極管直流增益hfe=200,那為了實現某個電流Ic=2A的需求,干脆就給三極管b極輸入10mA的電流行不行?
答案是否定的,這里有兩個問題:
第一個問題是任何型號的三極管都有一個最大集電極電流Ic,如圖1-2某三極管的極限參數最大集電極電流Ic為200mA,所以如果b極輸入過大的電流就有可能燒毀三極管的風險。
圖1-2 某三級管的極限參數
第二個問題是三極管的直流增益hfe并不是恒定的,如圖1-3某三極管的工作參數表,其中第1行是對直流增益的描述,可以看到在不同的測試條件下,三極管的直流增益是會發生變化的。可見直流增益與集電極電流大小有關,所以單靠提高基極電流來獲得理想的集電極電流并不能如愿。
圖1-3 某三極管的工作參數表
2、輸入基極參數
輸入參數就是講當三極管的基極-發射極正向偏置時,基極-發射極之間就像一個二極管一樣出翔正向壓降,用Vbe來代表:
這是三極管的一個重要參數,就像二極管具有正向壓降一樣,如圖1-4所示電路,用電源Vbb和Vcc分別給三極管Q1施加偏置電壓,假設Vcc固定在10V不變,而Vbb則從0V升高,當三極管Q1的b極電壓Vb達到0.7V時,集電極電流Ic開始變大。
圖1-4 三極管輸入參數研究電路
在Vbe沒有達到0.7V以前,基極電流可以小到忽略,但是Vbe達到0.7V以后,即便基極電流繼續增大,Vbe幾乎都是維持在0.7V,這就是三極管的輸入參數Ib-Vbe曲線,如圖1-5所示:
3、輸出集電極參數
如圖1-6所示電路,三極管Q1的集電極作為輸出,那么集電極-發射極間電壓與集電極電流有啥關系?
圖1-5 三極管輸出參數研究電路
圖1-7是根據電路使用Multisim軟件分析設置得出的。
圖1-7 Ic-Vce的關系曲線
一開始Vcc為0V,此時三極管Q1的b-e極間和b-c極間都是正向偏置(b極電壓比c極、e極都高),并且三極管c極電壓Vc、e極電壓Ve都為0V。 如果Vcc增大,那么Vce也因c極電流Ic的變大而增大,圖1-7中AB段反映了這個過程,Vcc繼續變大,只要在Vce還沒達到0.7V之前,Ic都在隨著Vce的增大而增加。 在理想的情況下,當Vce超過0.7V之后,三極管be極間變成了反向偏置,三極管“蘇醒”而進入線性工作區,或者說三極管初入放大狀態,同時,放大器就是利用三極管工作在放大區的特性,圖1-8表示的是三極管輸出參數曲線。
圖1-8 三極管Ic-Vce曲線圖
下一期就是結束三級管的交流參數以及極限參數,包括怎么從技術手冊中尋找所需要的信息!!
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