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三极管工作原理详解看完这4点懂了

发布时间:2020-06-23 16:04:44 阅读: 来源:海绵擦厂家

>  三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号,也用作无触点开关。下面介绍的是三极管工作原理,不了解的朋友跟小…

三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号,也用作无触点开关。下面介绍的是三极管工作原理,不了解的朋友跟小编一起来看看吧。

三极管工作原理

一、电流放大

下面的分析仅对于NPN型硅三极管.我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic.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、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.

四、工作状态

如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭.如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了.由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了,所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断.如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前).

三极管开关电路工作原理

三极管开关电路由开关三极管VT,电动机M,控制开关S,基极限流电阻器R和电源GB组成。VT采用NPN型小功率硅管8050,其集电极最大允许电流ICM可达1.5A,以满足电动机起动电流的要求。M选用工作电压为3V的小型直流电动机,对应电源GB亦为3V。

VT基极限流电阻器R如何确定呢?

根据三极管开关电路的电流分配作用,在基极输入一个较弱的电流IB,就可以控制集电极电流IC有较强的变化。

假设VT电流放大系数hfe≈250,电动机起动时的集电极电流IC=1.5A,经过计算,为使三极管饱和导通所需的基极电流IB≥(1500mA/250)×2=12mA。

在图1电路中,电动机空载时运转电流约为500mA,此时电源(用两节5号电池供电)电压降至2.4V,VT基极-发射极之间电压VBE≈0.9V。

根据欧姆定律,VT基极限流电阻器的电阻值R=(2.4-0.9)V/12mA≈0.13kΩ。考虑到VT在IC较大时,hfe要减小,电阻值R还要小一些,实取100Ω。

为使电动机更可靠地启动,R甚至可减少到51Ω。在调试三极管开关电路时,接通控制开关S,电动机应能自行启动,测量VT集电极—发射极之间电压VCE≤0.35V,说明三极管已饱和导通,三极管开关电路工作正常,否则会使VT过热而损坏。

以上就是小编为您介绍的三极管工作原理,希望能够帮助到您。更多关于三极管工作原理的相关资讯,请继续关注抢工长学装修。

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