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三级管基本工作原理介绍与三极管工作状态解析

零是起源 来源:零是起源 作者:零是起源 2022-04-11 19:03 次阅读
  • 三极管简介

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区。发射区与基区间的PN结称为发射结,集电区和基区间的PN结称为集电结。

三极管是一种具有电流放大作用半导体元器件

按照结构形式分为NPN和PNP型,按照半导体材料分为硅管和锗管(硅管导通压降为0.7V,锗管导通压降为0.3V)

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  • 三极管工作状态

对于NPN管来说,Vbe=Vb-Ve和Vbc=Vb-Vc,电压大于零表示正偏,小于零表示反偏。

对于PNP管来说,Veb=Ve-Vb和Vcb=Vc-Vb,电压大于零表示正偏,小于零表示反偏。

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放大区:发射结正偏,集电结反偏 ;
饱和区:发射结与集电结均正偏 ;
截止区:发射结与集电结均反偏 ;

反向放大区:发射结反偏,集电结正偏;

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*数字电路中晶体管主要工作在饱和区与截止区,起开关作用。从上图可以看出,当处于饱和区,Vce的电压是比较小的。

其实IB=0时, Ic并不等于零, 而是等于穿透电流ICEO。一般硅三极管的穿透电流小于1μA, 在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。

三极管是一个以b(基极)电流Ib 来驱动流过CE 的电流Ic 的器件,它的工作原理很像一个可控制的阀门,三极管工作在放大状态下存在Ic=β*Ib的关系。

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上图细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大,就可允许较大红色的水流通过这个阀门。当蓝色水流越大,也就使大管中红色的水流更大。

如果放大倍数是100,那么当蓝色小水流为1 千克/小时,那么就允许大管子流过100千克/小时的水。三极管的原理也跟这个一样,放大倍数为100 时,当Ib(基极电流)为1mA 时,Ice的电流为100mA,此时三极管处于放大状态;

而当没有蓝色水流流过时,大水管的阀门不打开,没有红色水流流过,三极管也就没电流从C流到e,三极管处于截止状态;

当蓝色水流足够大使大水管的阀门完全打开时,此时蓝色水流再变大,也不会影响红色水流的大小,同理当Ib的电流足够大,Ice的电流将不会受基极电流影响,此时三极管处于饱和状态。

  • 基极电流达到多少时三极管饱和?

这个值应该是不固定的,它和集电极负载、β值有关,估算是这样的:假定负载电阻是1K,VCC是5V,饱和时电阻通过电流最大也就是5mA,用除以该管子的β值(假定β=100) :5/100=0.05mA=50μA,那么基极电流大于50μA就可以饱和。但是在实际工作中,常用Ib*β=U/R作为判断临界饱和的条件。根据Ib*β=V/R算出的Ib值,只是使晶体管进入了初始饱和状态,实际上应该取该值的数倍以上,才能达到真正的饱和。倍数越大,饱和程度就越深。

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  • 怎样判断三极管的工作状态?

方法1:根据三极管工作状态时各个电极的电位高低,

从而判别三极管的工作状态。

方法2:先假设是在饱和区,再计算C E两端的电压,

以0.3V(具体电压根据芯片手册选择)作为饱和区放大区的判断标准,

小于则为饱和模式,大于则为放大模式;当c e间电压为无穷大时即为截止区!

  • 简单判断三极管管脚

不管是NPN还是PNP,把三极管摆正,

直插式的,按下图放置:中间一脚为C,左边为E,右边为B。

贴片式的,按下图放置:中间一脚为C,左边为B,右边为E。

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