三極管在電路中起什么作用?
原標(biāo)題:在電子電路中三極管的作用是什么?
在電子電路中,三極管的作用主要有兩個(gè),一是作放大元件,二是作開(kāi)關(guān)元件。下面就相關(guān)問(wèn)題簡(jiǎn)述如下。
1,晶體管簡(jiǎn)單知識(shí)。
①晶體管的管腳及導(dǎo)電類(lèi)型。晶體三極管有三個(gè)電極,分別是發(fā)射極(E)、基極(B)、集電極(C),如圖所示。晶體管按導(dǎo)電類(lèi)型分有NPN和PNP型,它們的電源極性接法不同,NPN型C(+)、E(-)、E(+或 - ),PNP型正好相反C(-)、E(+)、B(- 或+)。
②晶體管的輸入輸出特性(NPN為例)。
晶體管的輸入特性,描述的是基極輸入電壓Ube與輸入電流Ib的關(guān)系,將Ube與Ib的對(duì)應(yīng)關(guān)系在直角坐標(biāo)系中描繪成曲線(xiàn),叫做晶體管的輸入(伏~安)特性曲線(xiàn),簡(jiǎn)稱(chēng)輸入特性曲線(xiàn)。如下圖所示。
以硅管為例,Ube<0.5Ⅴ時(shí),Ib=0uA,這個(gè)電壓叫死應(yīng)電壓。當(dāng)Ube≈0.6~0.7V時(shí),曲線(xiàn)基本為直線(xiàn),也就是說(shuō)線(xiàn)性最好,晶體管作為放大電路時(shí),就工作在線(xiàn)性區(qū)域。
晶體管的輸出特性。它描述的是基極電流Ib在一定范圍內(nèi)變化時(shí),其輸出電壓Uce與輸出電流Ic的變化關(guān)系。輸出特性曲線(xiàn)(曲線(xiàn)族)如下圖所示。
從圖中可以看出,晶體管有三個(gè)工作區(qū)域,分別為截止區(qū)(藍(lán)色)、放大區(qū)(黑色)、飽和區(qū)(紅色),每個(gè)區(qū)域的特性看圖右側(cè)小字部分,不再詳述。晶體管用作放大時(shí),工作在放大區(qū); 用作開(kāi)關(guān)時(shí),工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。
③晶體管放大電路的三種基本接法,即共發(fā)射極(左),共基極(中),共集電集(右)。分別應(yīng)用于不同場(chǎng)合,不再詳述。
2,晶體管用途之一~放大電路。
下面以NPN管共發(fā)射極放大電路為例說(shuō)明基本工作原理。下圖為共發(fā)射極電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,為觀察波形方便,元件參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整,參數(shù)見(jiàn)圖。
圖中,晶體管基極接的兩個(gè)電阻為正向偏值電阻,確保晶體管工作在放大區(qū)。發(fā)射極電阻為負(fù)反饋電阻,直流負(fù)反饋用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),交流負(fù)反饋用于改善波形與帶寬。集電極電阻將電流Ic的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷篣ce的變化。10uF電容為輸入隔直電容,22uF為輸出隔直電容。1k電阻(橙色)為負(fù)載電阻。四個(gè)圓圈左數(shù),①DC5V電源,②交流信號(hào)源,③輸入電壓表,④輸出電壓表。
上面的曲線(xiàn)為該電路的仿真曲線(xiàn)。綠色為輸入電壓,藍(lán)色為輸出電壓,橙色為負(fù)載電流。其它有關(guān)參數(shù)見(jiàn)圖。從波形可以看出,輸出電壓波形比輸入電壓波形大很多,可見(jiàn)起到了電壓放大作用。其實(shí)這種電路即有電壓放大作用,也有電流放大作用。圖中藍(lán)色輸出波形應(yīng)該與綠色輸入波反相,之所以沒(méi)有反相是因?yàn)殡妷罕硎欠聪?下+、上- )接法造成的。
3,晶體管用途之二~開(kāi)關(guān)電路。
▽下圖是NPN管作為開(kāi)關(guān)元件時(shí)的電路及仿真(開(kāi)關(guān)接下端)。由圖右邊部分可見(jiàn),當(dāng)開(kāi)關(guān)接到下端時(shí),也就是晶體管基極通過(guò)10k電阻接地時(shí),Ube=0V<0.5Ⅴ,晶體管可靠截止,集電極與發(fā)射極之間不導(dǎo)通,相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi),LED燈不亮。Ic=0,Uce=12Ⅴ(電源電壓)。曲線(xiàn)垂直部分為開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間。
▽下圖為開(kāi)關(guān)接上端時(shí)的電路及仿真。
由圖可見(jiàn),基極通過(guò)1k電阻接+12V,處于正向偏置,Ib=1.12mA,Ic=16mA,Uce=110mV,晶體管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài),C、E之間相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合,LED燈亮。如上圖右邊部分。晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)時(shí),截止要確保可靠截止,導(dǎo)通要確保飽和導(dǎo)通,這樣抗干擾能力強(qiáng)。
對(duì)于電子電路DIY愛(ài)好者來(lái)說(shuō),晶體管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)可能用的更多。
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2018.02.06 11:53 發(fā)布于北京