NPN三極管的共發射極放大電路的基本原理

 三極管是電流放大器件,有三個極,分別叫做集電極C,基極B,發射極E。分成NPN和PNP兩種。鼎博六合僅以NPN三極管的共發射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。

  下麵的分析僅對於NPN型矽三極管。如上圖所示,鼎博六合把從基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個電流的方向都是流出發射極的,所以發射極E上就用了一個箭頭來表示電流的方向。

  三極管的放大作用就是:集電極電流受基極電流的控製(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話),並且基極電流很小的變化,會引起集電極電流很大的變化,且變化滿足一定的比例關係:集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍,即電流變化被放大了β倍,所以鼎博六合把β叫做三極管的放大倍數(β一般遠大於1,例如幾十,幾百)。如果鼎博六合將一個變化的小信號加到基極跟發射極之間,這就會引起基極電流Ib的變化,Ib的變化被放大後,導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的,那麽根據電壓計算公式U=R*I可以算得,這電阻上電壓就會發生很大的變化。鼎博六合將這個電阻上的電壓取出來,就得到了放大後的電壓信號了。

  三極管在實際的放大電路中使用時,還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由於三極管BE結的非線性(相當於一個二極管),基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產生(對於矽管,常取0.7V)。當基極與發射極之間的電壓小於0.7V時,基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小,如果不加偏置的話,這麽小的信號就不足以引起基極電流的改變(因為小於0.7V時,基極電流都是0)。如果鼎博六合事先在三極管的基極上加上一個合適的電流(叫做偏置電流,上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的,所以它被叫做基極偏置電阻),那麽當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時,小信號就會導致基極電流的變化,而基極電流的變化,就會被放大並在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號範圍的要求,如果沒有加偏置,那麽隻有對那些增加的信號放大,而對減小的信號無效(因為沒有偏置時集電極電流為0,不能再減小了)。而加上偏置,事先讓集電極有一定的電流,當輸入的基極電流變小時,集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時,集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。

  下麵說說三極管的飽和情況。像上麵那樣的圖,因為受到電阻Rc的限製(Rc是固定值,那麽最大電流為U/Rc,其中U為電源電壓),集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大,不能使集電極電流繼續增大時,三極管就進入了飽和狀態。一般判斷三極管是否飽和的準則是:Ib*β〉Ic。進入飽和狀態之後,三極管的集電極跟發射極之間的電壓將很小,可以理解為一個開關閉合了。這樣鼎博六合就可以拿三極管來當作開關使用:當基極電流為0時,三極管集電極電流為0(這叫做三極管截止),相當於開關斷開;當基極電流很大,以至於三極管飽和時,相當於開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態,那麽這樣的三極管鼎博六合一般把它叫做開關管。

  如果鼎博六合在上麵這個圖中,將電阻Rc換成一個燈泡,那麽當基極電流為0時,集電極電流為0,燈泡滅。如果基極電流比較大時(大於流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數β),三極管就飽和,相當於開關閉合,燈泡就亮了。由於控製電流隻需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了,所以就可以用一個小電流來控製一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加,那麽燈泡的亮度也會隨著增加(在三極管未飽和之前)。

  但是在實際使用中要注意,在開關電路中,飽和狀態若在深度飽和時會影響其開關速度,飽和電路在基極電流乘放大倍數等於或稍大於集電極電流時是淺度飽和,遠大於集電極電流時是深度飽和。因此鼎博六合隻需要控製其工作在淺度飽和工作狀態就可以提高其轉換速度。

  對於PNP型三極管,分析方法類似,不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反,因此發射極上麵那個箭頭方向也反了過來——變成朝裏的了。

相關文章

免費谘詢