三極管
如果你覺得自己的電子基礎不夠牢靠和扎實,推薦你先學三極管,以奠定你的電子設計能力。
如上圖所示,這是一個TO-92封裝的三極管,是個插件的。
上圖是三極管的基本結構和電氣圖形符號
什么是三極管
三極管實際是PN結構成。通過上圖,我們能夠觀察到,它內部是兩個PN結。關于它的電路特性,在這里我就不詳細講解,我這里主要是從工程角度出發,去理解這么個三極管。
上圖(a)所示的三極管,箭頭從E極指向B極的,稱之為P管,即P型的晶體管。
上圖(b)所示的這個三極管,箭頭是從B極指向E極的,箭頭從里往外,我們稱這個為N管,即N型晶體管。
無論是P型還是N型的,都是差不多的。這里,主要講講N型三極管的。N型的三極管的圖形符號如下圖所示。
三極管有三根引腳:B是代表基極的、E是代表發射極的、C是代表集電極的。在正常一個電路中,我們一般情況下都是把E極接地的,B極接一個控制信號,C極接個負載,這個時候三極管作為開關狀態下使用的。我們現在來看三極管是怎么工作的。
三極管的特性
三極管是一個流控流型的晶體管。顧名思義,電流控制電流的。當BE之間流過一個電流的,如果C上是接電源的,那么CE之間也會流過一個電流的。
第一個特性,流控特性。我們把BE之間流過的電流稱之為
,為基極電流,在C極(集電極)處,CE之間的電流稱之為
。也就是說,
有電流的時候,
也是有電流的;
沒有電流,
也是沒有電流的。也就是用
的電流來控制
的電流。
第二個特性,三極管具有放大功能。比如
上流過1mA的電流,那么在
流過的電流的大小是成倍于
上的電流放大,而且放大倍數是90~100倍,即
=100
。這是由三極管自身的特性所決定的。
第三個特性,當E極接地,如果
足夠大,那么
就更加的大,這就預示著
之間的電阻就更加的小。因為電流越大,電阻就越小。小到我們近似的認為CE之間是短路的。
電流大到什么時候,我們認為CE之間的電流是短路的呢?我們一般認為是
為1mA的時候。就是說,當
>=1mA的時候,
≈0,
≈0.3V。
第四個特性,當
>=1mA,
=0.7V。這時候,我們認為,這個三極管是完全打開的。它就是起一個開關作用,
=100mA,
≈0,
0.3V,
=0.7V。
第五個特性,要想讓三極管完全導通,必須要讓
兩端加一個大于0.7V的電壓,三極管才完全導通。如果
兩端的電壓小于0.7V,那么三極管就沒能完全導通,
的電流也就不會最大,
上就有電阻,而在
上就會產生一個分壓。這個分壓值就等效為一個電阻,隨著
的增大,
就會越來越小。
這些是三極管很重要的特性。有了這些特性,我們就能夠很好的分析電路,設計電路。
實例分析:線性電源--放大管
我們先分析一個簡單的線性電源電路中三極管在其中的作用;之后再分析三極管作為開關管、控制管等等的電路;最后根據實際問題,靈活運用三極管的特性解決實際問題。首先掌握分析判斷出這部分或這一模塊電路實現什么功能;然后學會根據功能應用三極管設計電路。
5V線性電源
分析電路,關鍵抓住三大要素:源(電源)、地、回路
如上圖所示是一個5V的線性電源。我們來看,由于CB之間是不能夠導通的,那么電流從12V的電壓流出,流過1.8K的電阻R1,在流過5.6V的穩壓管到地形成回路I。那么此時在電阻R1兩端的電壓差為6.4V,6.4/1.8=3.56mA,大于2mA。我們知道,當穩壓管的負端向正端流過一個大于2mA的電流,那么在穩壓管的兩端就會出現一個穩定的電壓,所以,這個穩壓管就形成了5.6V的電壓。
穩壓管兩端產生5.6V 的電壓,然后通過BE,通過負載R,形成上圖所示的回路Ⅱ。那么就會產生個
,
上有一個電流,
上也流過一個電流。當
增到足夠大,大于1mA,能夠使
的電壓大于0.7V,而實際上只要大于0.6V就可以了,這時候,三極管就完全導通。因此,在右上角就會形成一個5V的電壓。這個5V電壓的形成是由于
上有一個0.6V的壓降,5.6-0.6=5V。就形成這么一個5V的電壓。完全導通時
就近似為0,此時CE短路了,12V就會通過三極管完全過來,那么此時E點的電壓不就是12V了?不是5V了。
當E點為12V時,E點電位就會超過B點的電位,這時候,
之間的電壓就小于0.6V,此時三極管就關閉了。
就沒有電流了,
也沒有電流流過,這時E點的電壓就會開始急劇下降,當下降到5V的時候,
的電壓又等于0.6V了,三極管又完全導通了。這時E點的電壓就開始往上升,
之間的電壓又開始小于0.6V并往逐漸減小,CE之間的阻抗作用越來越大,直到三極管關閉。這樣周而復始,最后使E點電壓穩定在5V。這個電路最終就形成的是一個負反饋的負載電路。也就是說,這個電阻是接在E極上的,它有負反饋作用,通過它上面的電壓一會兒增,一會兒降,來控制
,也同時控制了
,最終讓E點電壓穩定在5V。
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