晶體管主要分三極管和場效應管,場效應管的應用常見于電源電路中,三極管則應用于很多信號放大場合,對三極管的學習更具有普遍性。
三級管分NPN型晶體管和PNP型晶體管,實際上,當能夠掌握NPN型晶體管的特性后,PNP型晶體管的特性也能夠基本了解了。
NPN晶體管的電路模型如下:

三個引腳分別代表三極管的基(BASE)極,發(fā)射(EMITTER)極和集電(COLLECTOR)極,簡要等效模型如下:

BE之間相當于二極管,CE之間相當于可調(diào)電阻,電阻調(diào)節(jié)范圍可從幾Ω到無窮大,也即CE之間可相當于類似短路或者斷路狀態(tài)。
想要分析三極管電路,首先要清楚三極管的特征方程:

以上三極管特征方程無論是NPN管還是PNP管都符合,對于NPN管,電流流向如下:

等效圖中流向為:

ib從B極流向E極,ic從C極流向E極,β是三極管的放大倍數(shù),數(shù)值在幾十到幾百之間,受工藝影響比較大。
然而,三極管的特征方程并非一直滿足,三極管滿足特征方程時,三極管所處狀態(tài)稱為三極管的放大區(qū),而當三極管處于飽和區(qū)和截止區(qū)時,三極管的分析無法使用特征方程進行分析,對于三極管的飽和區(qū)和截止區(qū),采用等效模型可以如下定義:
·如果
降到最小值,都實現(xiàn)不了
,則稱為“飽和”;
·如果
增到最大值(開路),都實現(xiàn)不了
,則稱為“截止”。
采用恒流源放電電路對三極管進行初步認識。

如圖所示為V2電源的恒流源放電電路,VBE一般定為0.7V,計算I1大小:


由計算可得,C極一直有1mA電流流動,且不隨V2的變化而變化,從而形成恒流放電電路。
由以上分析得出,C極電流的流動不隨V2的影響,但是假設當V2=1V時,顯然V2

實際滿足條件為:


一般情況下,β>>1,故都采用
。
從恒流源放電電路出發(fā),簡要說明求解三極管電路的步驟:
- 先假定三極管處于放大區(qū),計算出各極電壓電流;
- 根據(jù)計算結果,反推
的取值是否合理,從而判斷第一步的假設是否合理。
根據(jù)恒流源放電電路的參數(shù)計算,V2=15V時,


根據(jù)計算,Uce顯然為合理值,Rce=10.7kΩ可理解為三極管只需要把Rce調(diào)整為10.7kΩ,即可使V2的放電維持1mA,等效圖如下:

當V2=3V時,電路如下:

假設三極管仍處于放大區(qū),I1=1mA,此時Uce=3-4.3=-1.3V,顯然,這是不合理的。
V2=3V時,可以看出,Rce減小到0,也無法使
成立,因此此時三極管處于飽和區(qū),而非放大區(qū),此時三極管的特性應滿足飽和區(qū)的特性,而非放大區(qū)的特性。
事實上,作為半導體器件,三極管CE的電阻無法降到0Ω,所以,一般Uce電壓只能降到約0.2V,稱之為飽和管壓降
。
三極管小結:
·三極管是否處于放大區(qū),性質截然不同;
·三極管電路計算一般先假設三極管處于放大區(qū),再反推Uce確認是否合理;
·三極管β值一般認為在100數(shù)量級,但不會去計較具體是多少,如果一個電路非得β=100才能工作,那就是失敗的設計,因為沒法找到這么精準合適的三極管;
·實際三極管造出來后會篩選一遍放大倍數(shù),后綴名會體現(xiàn)放大倍數(shù)的大體檔位;
·三極管并不知道自己在電路中是干什么的,它只是盡力使自己滿足
的性質,電路整體表現(xiàn)出來的特性是人設計并取名的結果。
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