电子技术基础之三极管
写法标注
_ :下划线标识下标。
^: 表示指数。
三极管原理和类型
三极管是在PN结的基础上形成的。它的构成呢有两种形式:
NPN型
PNP型
这两种类型性是由N和P的排列方式所决定的。
NPN型,是从上到下先N再P再N;PNP型呢就是和她反过来。
原理讲解
三极管有三个级
- 发射集
- 基集
- 集电极
共射极的由来
发射极是基集和集电极的公共极,所以电路中发射集又叫共射极。
输入回路
发射极和基极连成的回路。
输出回路
集电极和基极连成的回路。
三极管有两个节
- 发射结
- 集电结
电流方程
IE = IB+IC
两个类型的电流流向
NPN型电流向外流,PNP型电流向里流。
原理图![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200221180406122.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTk2MDAy,size_16,color_FFFFFF,t_70)
规范画法
画的画,就按照左下角和右下角的画。在这里插入图片描述
实际三极管看法
将平的那面对着我们自己,然后呢从左到右依次是,发射集,基极和集电极。
参数说明
U_CC
集电极电源
U_BB
基极电源
U_BE
输入电压
U_CE
输出电压
I_E
发射集电流
I_B
基极电流
I_C
集电极电流
I_CBO
反向饱和电流。
I_CEO
穿透电流。
一般饱和压降,硅是0.3V,锗是0.1V。
U_CES
临界饱和管压降,一般硅为0.3V,锗为0.1V。
I_BS
基极电流
I_CS
集电极电流
U_C,U_B, U_E
有两类帮助判断的条件
先要判断e和b
一般e和b的差值,约为0.3或者0.7
NPN型
就是:U_c>U_b_U_e
PNP型
就是:U_c<U_b<U_e
其中,处于中间的就是基极。
四大区域中的三大区域介绍
放大区
放大区的判断原理:
-
电流法
在放大区中,集电极电流和基极电流是由一定的正比关系的:
后面的反向饱和电流太小了,所以被忽略掉了。
- 电压法
以下三个区的判断方法是一致的。
如图:
说明β
在这个电路中,β和它的平均数,我们默认是相等的。所以以下就用β了。
饱和区
饱和区在放大区的左边
截止区
截止区在放大区的下面。
电流法判断:I_C<=βI_B
倒置区
不做要求。
三大区的判断方法
电压法
基极和发射极差0.7V或0.3V。大的是硅,小的是锗。
在放大区的前提下,基极的电位是居中的。
三极管工作区域分析(电压法) | 正偏 | 反偏 | NPN型 | PNP型 |
---|---|---|---|---|
放大区 | 1 | 0 | U_C>U_B>U_E | <,< |
饱和区 | 1 | 1 | U_B>U_E,U_B>U_C | <,< |
截止区 | 1 | 1 | U_B<U_E | > |
电流法
三极管工作区域分析(电压法) | NPN型 | PNP型 |
---|---|---|
放大区 | I_B<I_BS | < |
饱和区 | I_B>I_BS | > |
注:其它集的电流也是一样的。
电流法判断的时候,因为电流大小是不变的,所以电流法中两类三极管的判断依据是一样的。
当U_B=U_C的时候
这个时候呢,称之为临界饱和状态。
温度对关键参数:输出电压(U_CE)的影响
在三极管中,因为都有PN结,所以就相当于二级管的衍生,又因为,U_CE约等于U_on,所以,导通电压的变化曲线应该是等于输出电压的变化曲线的。
所以,升高温度,会使U_on减小,所以,升高温度也会使输出电压减小。同时,反向导通电流也会增大。以NPN型三极管举例,如图:
我们发现确实是如此的,其中,反向饱和电流还要增大的多些,比图片左边图像间距还要再大。
同时,温度升高会使左边图像整体下移,右边图像整体上移,β变大。
两类函数关系
输出特性
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-b5oRyP0y-1582279220575)()]
饱和区,i_C<=βi_B
输入特性
我们发现,当U_BE增加到1V以后,u_CE就基本不变了。这是因为半导体特性所决定的,集电极收集自由电子的能力达到了稳定,所以U_CE不再增加。
温度对伏安特性的影响
当温度升高时,三极管的输入特性左移;当温度降低时,三极管的输入特性右移。发射结电压UBE具有负温度系数。
当温度升高时,输出特性将整体上移,且间距增大,说明ICEO、β增大。反之,当温度降低时,输出特性将整体下移,且间距减小。
最后,用一道例题将整个知识串起来
图中的U_CC就是集电极电源,这样画的目的就是说这一侧接的是集电极的正极。这样就是一条回路,如图:
这里电压有多个,所以很难直接求,我们就采用电流法的方式来判断电路处在哪个区,然后求出对应的集电极电流。
首先,我们假设该电路为临界饱和状态,求其饱和电流I_CS。
根据电路分析基础中的基尔霍夫电压原理,列出第一个回路方程:
又因为饱和基电流题目中说可以忽略,所以该题目就可以直接写成:
所以,I_CS就等于
所以I_CS就等于3mA。因为饱和区下,
所以,I_BS就等于0.0275mA。
现在我们来判断,当箭头指向A的时候,因为发射结正偏
所以I_B=0.0275mA。因为它和临界饱和电流一样,所以,I_CS=I_C=3mA。
当箭头指向B的时候,之前临界饱和参数不变,只是电阻发生了改变,带入之前的公式,求出I_B然后和I_BS对比。发现,该电路处于放大区。求出I_CS=1.824mA。
当箭头指向C的时候,因为等电位,所以I_B为零,此时,我们认为电路处在截止状态,所以I_CS为零。
就等于0.0275mA。
现在我们来判断,当箭头指向A的时候,因为发射结正偏
所以I_B=0.0275mA。因为它和临界饱和电流一样,所以,I_CS=I_C=3mA。
当箭头指向B的时候,之前临界饱和参数不变,只是电阻发生了改变,带入之前的公式,求出I_B然后和I_BS对比。发现,该电路处于放大区。求出I_CS=1.824mA。
当箭头指向C的时候,因为等电位,所以I_B为零,此时,我们认为电路处在截止状态,所以I_CS为零。