pn结的偏置放大状态

首页 > 上门服务 > 作者:YD1662023-06-19 11:13:52

三极管的三种状态

三极管的三种状态也叫三个工作区域,即:截止区、放大区和饱和区。

(1)、截止区:三极管工作在截止状态,当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压,发射结没有导通集电结处于反向偏置,没有放大作用。

(2)、放大区:三极管的发射极加正向电压,集电极加反向电压导通后,Ib控制Ic,Ic与Ib近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,引起集电极大的信号电流输出。

(3)、饱和区:当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时,再增大Ib,Ic也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。饱和时,Ic最大,集电极和发射之间的内阻最小,电压Uce只有0.1V~0.3V,Uce《Ube,发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用,集电极和发射极相当于短路,常 与截止配合于开关电路。

作为电子初学者来说模拟电路非常重要,模拟电路的三极管的应用是重中之重,能正确理解三极管的放大区、饱和区、截止区是理解三极管的标志。

很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合如下图

pn结的偏置放大状态,(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 型三极管为例如下图

pn结的偏置放大状态,(2)

两个 PN 结共用了一个 P 区(也称基区)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如下图所示

pn结的偏置放大状态,(3)

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如下图所示

pn结的偏置放大状态,(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 就对应着图中的细管、粗管和粗细交汇的管子。如下图所示

pn结的偏置放大状态,(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。

教材书上都说:

发射极正偏集电极反偏,三极管处于放大状态;

发射极正偏集电极正偏工作在饱和区;

发射极反偏集电极反偏工作在截止区;

发射极反偏集电极正偏工作在反向放大状态。

按老师的方法是先假设是在饱和区在计算C E两端的电压以0.3伏作为饱和区放大区的判断标准(小于则为饱和模式大于则为放大模式);当c e间电压为无穷大时即为截止区!

另一个说明三极管的三种状态

三极管的三种状态也叫三个工作区域截止区、放大区和饱和区。

(1)、截止区三极管工作在截止状态当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压发射结没有导通集电结处于反向偏置没有放大作用。

(2)、放大区三极管的发射极加正向电压集电极加反向电压导通后Ib控制IcIc与Ib近似于线性关系在基极加上一个小信号电流引起集电极大的信号电流输出。

(3)、饱和区当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时再增大IbIc也不会增大超出了放大区进入了饱和区。饱和时Ic最大集电极和发射之间的内阻最小电压Uce只有0.1V~0.3VUce<Ube发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用集电极和发射极相当于短路常与截止配合于开关电路。

主要是根据两个pn结的偏置条件来决定

发射结正偏集电结反偏——放大状态;

发射结正偏集电结也正偏——饱和状态;

发射结反偏集电结也反偏——截止状态。

这些状态之间的转换可以通过输入电压或者相应的输入电流来控制例如在放大状态时随着输入电流的增大当输出电流在负载电阻上的压降等于电源电压时则电源电压就完全降落在负载电阻上于是集电结就变成为0偏压并进而变为正偏压——即由放大状态转变为饱和状态。当输入电压反偏时则发射结和集电结都成为了反偏没有电流通过即为截止状态。

正偏与反偏的区别对于NPN晶体管当发射极接电源正极、基极接负极时则发射结是正偏反之为反偏;当集电极接电源负极、基极(或发射极)接正极时则集电结反偏反之为正偏。总之当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时则为正偏反之为反偏。

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