三极管的工作原理Word格式文档下载.docx
- 文档编号:14321175
- 上传时间:2022-10-22
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:289.03KB
三极管的工作原理Word格式文档下载.docx
《三极管的工作原理Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《三极管的工作原理Word格式文档下载.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
这两个电流的方向都是流出发射极的,所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。
三极管的放大作用就是:
集电极电流受基极电流的控制〔假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话〕,并且基极电流很小的变化,会引起集电极电流很大的变化,且变化满足一定的比例关系:
集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数〔β一般远大于1,例如几十,几百〕。
如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间,这就会引起基极电流Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。
如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发生很大的变化。
我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放大后的电压信号了。
二、三极管的偏置电路
三极管在实际的放大电路中使用时,还需要加合适的偏置电路。
这有几个原因。
首先是由于三极管BE结的非线性〔相当于一个二极管〕,基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生〔对于硅管,常取0.7V〕。
当基极与发射极之间的电压小于0.7V时,基极电流就可以认为是0。
但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小,如果不加偏置的话,这么小的信号就不足以引起基极电流的改变〔因为小于0.7V时,基极电流都是0〕。
如果我们事先在三极管的基极上加上一个合适的电流〔叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻〕,那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时,小信号就会导致基极电流的变化,而基极电流的变化,就会被放大并在集电极上输出。
另一个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放大,而对减小的信号无效〔因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减小了〕。
而加上偏置,事先让集电极有一定的电流,当输入的基极电流变小时,集电极电流就可以减小;
当输入的基极电流增大时,集电极电流就增大。
这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。
三、开关作用
下面说说三极管的饱和情况。
像上面那样的图,因为受到电阻Rc的限制〔Rc是固定值,那么最大电流为U/Rc,其中U为电源电压〕,集电极电流是不能无限增加下去的。
当基极电流的增大,不能使集电极电流继续增大时,三极管就进入了饱和状态。
一般判断三极管是否饱和的准则是:
Ib*β〉Ic。
进入饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小,可以理解为一个开关闭合了。
这样我们就可以拿三极管来当作开关使用:
当基极电流为0时,三极管集电极电流为0〔这叫做三极管截止〕,相当于开关断开;
当基极电流很大,以至于三极管饱和时,相当于开关闭合。
如果三极管主要工作在截止和饱和状态,那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。
项目二 三极管的特性曲线
一、输入特性曲线
在三极管共射极连接的情况下,当集电极与发射极之间的电压Ube维持不同的定值时,Ube和Ib之间的一簇关系曲线,称为共射极输入特性曲线,如上图所示。
由图可以看出这簇曲线,有下面几个特点:
〔1〕UBE=0的一条曲线与二极管的正向特性相似。
这是因为UCE=0时,集电极与发射极短路,相当于两个二极管并联,这样IB与UCE的关系就成了两个并联二极管的伏安特性。
〔2〕UCE由零开始逐渐增大时输入特性曲线右移,而且当UCE的数值增至较大时〔如UCE>1V〕,各曲线几乎重合。
这是因为UCE由零逐渐增大时,使集电结宽度逐渐增大,基区宽度相应地减小,使存贮于基区的注入载流子的数量减小,复合减小,因而IB减小。
如保持IB为定值,就必须加大UBE,故使曲线右移。
当UCE较大时〔如UCE>1V〕,集电结所加反向电压,已足能把注入基区的非平衡载流子绝大部分都拉向集电极去,以致UCE再增加,IB也不再明显地减小,这样,就形成了各曲线几乎重合的现象。
〔3〕和二极管一样,三极管也有一个门限电压Vγ,通常硅管约为0.5~0.6V,锗管约为0.1~0.2V。
二、输出特性曲线
输出特性曲线如上图所示。
测试电路如上图。
由图还可以看出,输出特性曲线可分为三个区域:
〔1〕截止区:
指IB=0的那条特性曲线以下的区域。
在此区域里,三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态,三极管失去了放大作用,集电极只有微小的穿透电流IcEO。
〔2〕饱和区:
指绿色区域。
在此区域内,对应不同IB值的输出特性曲线簇几乎重合在一起。
也就是说,UCE较小时,Ic虽然增加,但Ic增加不大,即IB失去了对Ic的控制能力。
这种情况,称为三极管的饱和。
饱和时,三极管的发射给和集电结都处于正向偏置状态。
三极管集电极与发射极间的电压称为集一射饱和压降,用UCES表示。
UCES很小,通常中小功率硅管UCES<0.5V;
三极管基极与发射极之间的电压称为基一射饱和压降,以UCES表示,硅管的UCES在0.8V左右。
OA线称为临界饱和线〔绿色区域右边缘线〕,在此曲线上的每一点应有|UCE|=|UBE|。
它是各特性曲线急剧拐弯点的连线。
在临界饱和状态下的三极管,其集电极电流称为临界集电极电流,以Ics表示;
其基极电流称为临界基极电流,以IBS表示。
这时Ics与IBS的关系仍然成立。
〔3〕放大区:
在截止区以上,介于饱和区与击穿区之间的区域为放大区。
在此区域内,特性曲线近似于一簇平行等距的水平线,Ic的变化量与IB的变量基本保持线性关系,即ΔIc=βΔIB,且ΔIc>
>
ΔIB,就是说在此区域内,三极管具有电流放大作用。
此外集电极电压对集电极电流的控制作用也很弱,当UCE>1V后,即使再增加UCE,Ic几乎不再增加,此时,假设IB不变,则三极管可以看成是一个恒流源。
在放大区,三极管的发射结处于正向偏置,集电结处于反向偏置状态。
项目三 三极管的测量与好坏判断
一、中、小功率三极管的检测
已知型号和管脚排列的三极管,可按下述方法来判断其性能好坏
(a)测量极间电阻。
将万用表置于R×
100或R×
1k挡,按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。
其中,发射结和集电结的正向电阻值比较低,其他四种接法测得的电阻值都很高,约为几百千欧至无穷大。
但不管是低阻还是高阻,硅材料三极管的极间电阻要比锗材料三极管的极间电阻大得多。
(b)三极管的穿透电流ICEO的数值近似等于管子的倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积。
ICBO随着环境温度的升高而增长很快,ICBO的增加必然造成ICEO的增大。
而ICEO的增大将直接影响管子工作的稳定性,所以在使用中应尽量选用ICEO小的管子。
通过用万用表电阻直接测量三极管e-c极之间的电阻方法,可间接估计ICEO的大小,具体方法如下:
万用表电阻的量程一般选用R×
1k挡,对于PNP管,黑表管接e极,红表笔接c极,对于NPN型三极管,黑表笔接c极,红表笔接e极。
要求测得的电阻越大越好。
e-c间的阻值越大,说明管子的ICEO越小;
反之,所测阻值越小,说明被测管的ICEO越大。
一般说来,中、小功率硅管、锗材料低频管,其阻值应分别在几百千欧、几十千欧及十几千欧以上,如果阻值很小或测试时万用表指针来回晃动,则说明ICEO很大,管子的性能不稳定。
(c)测量放大能力(β)。
目前有些型号的万用表具有测量三极管hFE的刻度线及其测试插座,可以很方便地测量三极管的放大倍数。
先将万用表功能开关拨至挡,量程开关拨到ADJ位置,把红、黑表笔短接,调整调零旋钮,使万用表指针指示为零,然后将量程开关拨到hFE位置,并使两短接的表笔分开,把被测三极管插入测试插座,即可从hFE刻度线上读出管子的放大倍数。
另外:
有此型号的中、小功率三极管,生产厂家直接在其管壳顶部标示出不同色点来说明管子的放大倍数β值,其颜色和β值的对应关系如表所示,但要注意,各厂家所用色标并不一定完全相同。
二、检测判别电极
(a) 判定基极。
用万用表R×
1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。
当用第一根表笔接某一电极,而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时,则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。
这时,要注意万用表表笔的极性,如果红表笔接的是基极b。
黑表笔分别接在其他两极时,测得的阻值都较小,则可判定被测三极管为PNP型管;
如果黑表笔接的是基极b,红表笔分别接触其他两极时,测得的阻值较小,则被测三极管为NPN型管。
(b)判定集电极c和发射极e。
(以PNP为例)将万用表置于R×
1k挡,红表笔基极b,用黑表笔分别接触另外两个管脚时,所测得的两个电阻值会是一个大一些,一个小一些。
在阻值小的一次测量中,黑表笔所接管脚为集电极;
在阻值较大的一次测量中,黑表笔所接管脚为发射极。
(C)判别高频管与低频管高频管的截止频率大于3MHz,而低频管的截止频率则小于3MHz,一般情况下,二者是不能互换的。
(D)在路电压检测判断法在实际应用中、小功率三极管多直接焊接在印刷电路板上,由于元件的安装密度大,拆卸比较麻烦,所以在检测时常常通过用万用表直流电压挡,去测量被测三极管各引脚的电压值,来推断其工作是否正常,进而判断其好坏。
三、大功率晶体三极管的检测
利用万用表检测中、小功率三极管的极性、管型及性能的各种方法,对检测大功率三极管来说基本上适用。
但是,由于大功率三极管的工作电流比较大,因而其PN结的面积也较大。
PN结较大,其反向饱和电流也必然增大。
所以,假设像测量中、小功率三极管极间电阻那样,使用万用表的R×
1k挡测量,必然测得的电阻值很小,好似极间短路一样,所以通常使用R×
10或R×
1挡检测大功率三极管。
四、普通达林顿管的检测(右图)
用万用表对普通达林顿管的检测包括识别电极、区分PNP和NPN类型、估测放大能力等项内容。
因为达林顿管的E-B极之间包含多个发射结,所以应该使用万用表能提供较高电压的R×
10k挡进行测量。
五、大功率达林顿管的检测
检测大功率达林顿管的方法与检测普通达林顿管基本相同。
但由于大功率达林顿管内部设置了V3、R1、R2等保护和泄放漏电流元件,所以在检测量应将这些元件对测量数据的影响加以区分,以免造成误判。
具体可按下述几个步骤进行:
A用万用表R×
10k挡测量B、C之间PN结电阻值,应明显测出具有单向导电性能。
正、反向电阻值应有较大差异。
B在大功率达林顿管B-E之间有两个PN结,并且接有电阻R1和R2。
用万用表电阻挡检测时,当正向测量时,测到的阻值是B-E结正向电阻与R1、R2阻值并联的结果;
当反向测量时,发射结截止,测出的则是(R1+R2)电阻之和,大约为几百欧,且阻值固定,不随电阻挡位的变换而改变。
但需要注意的是,有些大功率达林顿管在R1、R2、上还并有二极管,此时所测得的则不是(R1+R2)之和,而是(R1+R2)与两只二极管正向电阻之和的并联电阻值。
六、带阻尼行输出三极管的检测
1
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 三极管 工作 原理