NPN三极管和PNP三极管的工作原理
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NPN型三極管
由兩塊N型半導(dǎo)體中間夾著一塊P型半導(dǎo)體組成,也稱(chēng)晶體三極管,是電子電路中最重要的器件。三極管的主要功能是電流放大和開(kāi)關(guān)作用,可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)。
三極管一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí),在集電極上得到一個(gè)是注入電流β倍的電流,即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化,并且基極電流很小的變化會(huì)引起集電極電流很大的變化,這就是三極管的放大作用。
以共發(fā)射極接法為例(信號(hào)從基極輸入,從集電極輸出,發(fā)射極接地),當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí),基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化,受基極電流IB的控制,集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化,基極電流IB越大,集電極電流IC也越大,反之,基極電流越小,集電極電流也越小,即基極電流控制集電極電流的變化。
但集電極電流的變化比基極電流的變化大得多,這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示變化量),三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。
如果集電極電流IC是流過(guò)一個(gè)電阻Rc的,那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=Rc*Ic可以算得。將該電壓取出來(lái),就得到放大后的電壓信號(hào)了。
使用時(shí)還需加偏置電路,原因如下:
1)由于三極管BE結(jié)的非線性(相當(dāng)于一個(gè)二極管),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生(對(duì)于硅管,常取0.7V)。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí),基極電流可認(rèn)為是0。
但實(shí)際要放大的信號(hào)往往比0.7V小,如果不加偏置,這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變(因?yàn)樾∮?.7V時(shí),基極電流都是0),上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來(lái)提供這個(gè)電流,所以Rb叫做基極偏置電阻。
2)輸出信號(hào)范圍的要求,如果沒(méi)有加偏置,那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大,而對(duì)減小的信號(hào)無(wú)效(因?yàn)闆](méi)有偏置時(shí)集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí),集電極電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí),集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大。
飽和情況
上圖中由于受到電阻Rc的限制(那么最大電流為U/Rc,U為電源電壓),集電極電流是不能無(wú)限放大的。當(dāng)基極電流的增大,不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí),三極管就進(jìn)入飽和狀態(tài),判斷準(zhǔn)則是:Ib*β>Ic。
進(jìn)入飽和狀態(tài)后,三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小,可以理解為一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合了。
這樣可以用三極管當(dāng)作開(kāi)關(guān)使用:當(dāng)基極電流為0時(shí),集電極電流為0(三極管截止),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi);當(dāng)基極電流很大,至三極管飽和時(shí),相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合。
PNP型三極管
由2塊P型半導(dǎo)體中間夾著1塊N型半導(dǎo)體所組成的三極管,也可描述成,電流從發(fā)射極E流入的三極管。PNP晶體管的電流和電壓都和NPN型晶體管的相反,因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過(guò)來(lái)。PNP型三極管發(fā)射極電位最高,集電極電位最低,UBE<0。
導(dǎo)通時(shí)IE=(放大倍數(shù)+1)*IB,和ICB沒(méi)有關(guān)系,ICB=0。
ICB>0時(shí),可能三極管有問(wèn)題,所以三極管在正常工作時(shí),不管是在放大區(qū)還是飽和區(qū),ICB=0。
當(dāng)UEB>0.7V(硅)(鍺0.2V),RC/RB<放大倍數(shù)時(shí),三極管工作在飽和區(qū),反之就工作在放大區(qū)。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的NPN三极管和PNP三极管的工作原理的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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