三极管静态工作原理
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发布时间:2022-04-24 18:00
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时间:2023-10-29 14:27
对三极管放大作用的理解,切记一点:能量不会无缘无故的产生,所以,三极管一定不会产生能量。
但三极管厉害的地方在于:它可以通过小电流去控制大电流。
放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。
假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。
所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。
如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。
在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。
如果某一天,天气很旱,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以,并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。
饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管的击穿。
在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗。
而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。
结构与操作原理
三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面,如图1所示,可有pnp和npn
两种组合。三个接出来的端点依序称为射极(emitter, E)、基极(base, B)和集
极(collector, C),名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出
npn与pnp三极管的电路符号,射极特别被标出,箭号所指的极为n型半导体,
和二极体的符号一致。在没接外加偏压时,两个pn接面都会形成耗尽区,将中
性的p型区和n型区隔开。
图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。
三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关,工作区间也依偏压方式来分类,这里
我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active),在此区EB极间的pn接
面维持在正向偏压,而BC极间的pn接面则在反向偏压,通常用作放大器的三极管
都以此方式偏压。图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。 EB接面的空乏
区由于在正向偏压会变窄,载体看到的位障变小,射极的电洞会注入到基极,基
极的电子也会注入到射极;而BC接面的耗尽区则会变宽,载体看到的位障变大,