三极管基本参数介绍与放大电路分析
全稱(chēng)為半導(dǎo)體三極管,也稱(chēng)雙極型晶體管、晶體三極管,是一種電流控制電流的半導(dǎo)器件,作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào), 也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
兩個(gè)PN結(jié)的排列方式有兩種:PNP和NPN。
三個(gè)端點(diǎn)依序稱(chēng)為射極(emitter, E)、基極(base, B)和集極(collector, C)
1. 區(qū)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(shí)通常C極電位最高,即 VC > VB > VE?? 電流均只跟E極相關(guān);
Vb<Ve ??????????????截止?fàn)顟B(tài)
Vc>Vb>Ve? ???????放大狀態(tài) ?
Vb>Ve ?Vb>Vc ??飽和狀態(tài),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(shí)通常C極電位最低,即 VC < VB < VE?? 電流均只跟E極相關(guān);
Vb>Ve ?????????????截止?fàn)顟B(tài)
Vc<Vb<Ve????? ??放大狀態(tài)
Vb<Ve ?Vb<Vc? 飽和狀態(tài)
?
2. 作用
放大:把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào),把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量。
開(kāi)關(guān):工作在飽和和截止區(qū),作為電子開(kāi)關(guān)用;
振蕩:配合其他電子元器件構(gòu)成振蕩器電路。
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3. 分類(lèi)
按照結(jié)構(gòu)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(shù)
特征頻率fT:當(dāng)f=fT時(shí),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(gè)參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍。
?hFE:電流放大倍數(shù)β。
VCEO:集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時(shí)的飽和電壓;
PCM:最大允許耗散功率。
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5. 放大電路分析
如下共射放大電路分析如下:
- 分析各個(gè)元件的作用
- 理解放大電路的放大原理
- 分析計(jì)算電路的靜態(tài)工作點(diǎn)
- 理解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置目的和方法,先靜態(tài)再動(dòng)態(tài)
C1 C2為耦合電容,起到交流信號(hào)傳遞的作用,將直流分量隔離,交流信號(hào)從前級(jí)傳遞到
后級(jí);
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(tài)“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?fàn)顟B(tài),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(tài),Ic達(dá)到最大值,Ib增大Ic也不能再增大了因?yàn)轱柡土?#xff1b;
除了上述兩種狀態(tài),就是第三種放大狀態(tài),Ic的大小受到Ib控制,一般Uce接近VCC的
一半。 這樣設(shè)置目的分析:
這是為了使信號(hào)正負(fù)能有對(duì)稱(chēng)的變化空間,在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí),Uce為電源的一半,作為
一條水平線,作為參考點(diǎn);
當(dāng)輸入信號(hào)增大,則Ib增大,Ic電流增大,則電阻R2的電壓U2=Ic&TImes;R2會(huì)隨之增
大,Uce=VCC-U2,會(huì)變小。U2最大理論上能達(dá)到等于VCC,則Uce最小會(huì)達(dá)到0V,
這是說(shuō),在輸入信增加時(shí),Uce最大變化是從1/2的VCC變化到0V.
當(dāng)輸入信號(hào)減小,則Ib減小,Ic電流減小,則電阻R2的電壓U2=Ic&TImes;R2會(huì)隨之減
小,Uce=VCC-U2,會(huì)變大。在輸入信減小時(shí),Uce最大變化是從1/2的VCC變化到
VCC。這樣,在輸入信號(hào)一定范圍內(nèi)發(fā)生正負(fù)變化時(shí),Uce以1/2VCC為準(zhǔn)的話就有一個(gè)
對(duì)稱(chēng)的正負(fù)變化范圍,所以一般圖1靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置為Uce接近于電源電壓的一半。
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如何設(shè)置:
小功率管:Ic為零點(diǎn)幾毫安到幾個(gè)毫安;
中功率管:Ic為幾個(gè)毫安到幾十毫安;
大功率管:Ic為幾十毫安到幾安;
假設(shè)Ic為2mA,R2=VCC/2/2mA=3K,Ib由β=100~400,則R1=(VCC-0.7)/Ib=56K;
實(shí)際上管子的放大倍數(shù)可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于100,同時(shí)溫度會(huì)影響Ic的大小,按照上面計(jì)算可
能處于飽和狀態(tài),故上述電路穩(wěn)定性差,實(shí)際使用較少,改成如下小結(jié)描述的分壓式偏
置電路,分析計(jì)算與實(shí)際測(cè)量會(huì)更加吻合。
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6. 偏置電路解說(shuō)
放大電路中,通常使用電流負(fù)反饋偏置電路,下面講講偏置電路穩(wěn)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(dāng)Ib變化時(shí)Ub(R2電壓)基本不變;
R4為發(fā)射極電阻,也叫反饋電阻,屬于放大電路關(guān)鍵元件;通過(guò)電流負(fù)反饋?zhàn)饔梅€(wěn)定直
流工作點(diǎn),當(dāng)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(wěn)定,穩(wěn)定原理如下:
適當(dāng)加大R4的值,反饋越大,穩(wěn)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(fù)反饋偏置電路具有良好的溫度穩(wěn)定性,選擇好合適的偏置電阻阻值,設(shè)計(jì)好直流
工作點(diǎn),就可以讓放大電路穩(wěn)定可靠的工作。
具體取值關(guān)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
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的三极管基本参数介绍与放大电路分析的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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