全稱為半導體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種電流控制電流的半導器件,作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號, 也用作無觸點開關。
兩個PN結的排列方式有兩種:PNP和NPN。
三個端點依序稱為射極(emitter, E)、基極(base, B)和集極(collector, C)
1. 區別
NPN 是用 B→E 的電流(IB)控制 C→E 的電流(IC),E極電位最低,且正常放大時通常C極電位最高,即 VC > VB > VE?? 電流均只跟E極相關;
Vb<Ve ??????????????截止狀態
Vc>Vb>Ve? ???????放大狀態 ?
Vb>Ve ?Vb>Vc ??飽和狀態,Ib*β>Ic(max)
PNP 是用 E→B 的電流(IB)控制 E→C 的電流(IC),E極電位最高,且正常放大時通常C極電位最低,即 VC < VB < VE?? 電流均只跟E極相關;
Vb>Ve ?????????????截止狀態
Vc<Vb<Ve????? ??放大狀態
Vb<Ve ?Vb<Vc? 飽和狀態
?
2. 作用
放大:把微弱的電信號變成一定強度的信號,把電源的能量轉換成信號的能量。
開關:工作在飽和和截止區,作為電子開關用;
振蕩:配合其他電子元器件構成振蕩器電路。
?
3. 分類
按照結構分:NPN 和 PNP
按照工作頻率分:小于3MHz為低頻
???????????????????????????????? 3MH< Ft<30MHz 為中頻
???????????????????????????????? 大于30MHz為高頻
按照輸出功率分:功率小于1W的為小功率管
??????????????????????????????? ?1W< P<2W 為中功率
???????????????????????????????? 大于2W的為大功率
4. 基本參數
特征頻率fT:當f=fT時,三極管完全失去電流放大功能。
工作頻率大于fT,電路將不正常工作。
工作電壓/電流:用這個參數可以指定該管的電壓電流使用范圍。
?hFE:電流放大倍數β。
VCEO:集電極發射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時的飽和電壓;
PCM:最大允許耗散功率。
?
5. 放大電路分析
如下共射放大電路分析如下:
- 分析各個元件的作用
- 理解放大電路的放大原理
- 分析計算電路的靜態工作點
- 理解靜態工作點的設置目的和方法,先靜態再動態
C1 C2為耦合電容,起到交流信號傳遞的作用,將直流分量隔離,交流信號從前級傳遞到
后級;
R1 R2為直流偏置電阻,電路要工作,電源一定要是直流電源,所以叫直流偏置。三極管
的三種工作狀態“截止、放大、飽和”由直流偏置決定,上圖由R1 R2電阻決定。
Uce電壓接近電源電壓VCC,截止狀態,三極管基本不工作Ic電流基本為0;
Uce電壓接近0V,飽和狀態,Ic達到最大值,Ib增大Ic也不能再增大了因為飽和了;
除了上述兩種狀態,就是第三種放大狀態,Ic的大小受到Ib控制,一般Uce接近VCC的
一半。 這樣設置目的分析:
這是為了使信號正負能有對稱的變化空間,在沒有信號輸入時,Uce為電源的一半,作為
一條水平線,作為參考點;
當輸入信號增大,則Ib增大,Ic電流增大,則電阻R2的電壓U2=Ic&TImes;R2會隨之增
大,Uce=VCC-U2,會變小。U2最大理論上能達到等于VCC,則Uce最小會達到0V,
這是說,在輸入信增加時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.
當輸入信號減小,則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓U2=Ic&TImes;R2會隨之減
小,Uce=VCC-U2,會變大。在輸入信減小時,Uce最大變化是從1/2的VCC變化到
VCC。這樣,在輸入信號一定范圍內發生正負變化時,Uce以1/2VCC為準的話就有一個
對稱的正負變化范圍,所以一般圖1靜態工作點的設置為Uce接近于電源電壓的一半。
?
如何設置:
小功率管:Ic為零點幾毫安到幾個毫安;
中功率管:Ic為幾個毫安到幾十毫安;
大功率管:Ic為幾十毫安到幾安;
假設Ic為2mA,R2=VCC/2/2mA=3K,Ib由β=100~400,則R1=(VCC-0.7)/Ib=56K;
實際上管子的放大倍數可能遠遠大于100,同時溫度會影響Ic的大小,按照上面計算可
能處于飽和狀態,故上述電路穩定性差,實際使用較少,改成如下小結描述的分壓式偏
置電路,分析計算與實際測量會更加吻合。
?
6. 偏置電路解說
放大電路中,通常使用電流負反饋偏置電路,下面講講偏置電路穩定工作原理。
R1 R2為基極分壓電阻為放大器提供基極電流;當Ib變化時Ub(R2電壓)基本不變;
R4為發射極電阻,也叫反饋電阻,屬于放大電路關鍵元件;通過電流負反饋作用穩定直
流工作點,當三極管放大電路由于溫度上升等因素,使集電極電流Ic保持穩定,穩定原理如下:
適當加大R4的值,反饋越大,穩定性越好;為了減小交流能量在R4上的損耗,增加C3
電容讓交流旁路到地,可以提高放大電路的交流增益。
電流負反饋偏置電路具有良好的溫度穩定性,選擇好合適的偏置電阻阻值,設計好直流
工作點,就可以讓放大電路穩定可靠的工作。
具體取值關系:Ic=2mA ?Uce=0.5Vcc? R4=100 推出 R3=2.7K
?β=100 推出 Ib=20uA?? ?IR1=10Ib=200uA??
UR2=Ube+UR4 推出R1=56K ?R2=4.7K
歡迎加入硬件QQ群:101 808 3751,一起討論硬件問題,分享調試心得,共同成長。
?
?