超毅電子與您共同的詳細分析半導體三極管
超毅電子是服務(wù)為一體的半導體商家,主要就是分兩大類(lèi),一、不可見(jiàn)光(紅外線(xiàn)發(fā)射管、紅外線(xiàn)接收管、紅外線(xiàn)光電開(kāi)關(guān)、光耦、光遮斷器等)二、可見(jiàn)光(直插LED、貼片LED、數碼管等)我們有專(zhuān)業(yè)負責產(chǎn)品的銷(xiāo)售與產(chǎn)品技術(shù)解決方案的業(yè)務(wù)與工程,為客服解決一切潛在的問(wèn)題。下面就以一問(wèn)一答的方式來(lái)探討分析三級的電子電路圖。
一問(wèn):三極管是由兩個(gè) PN 結構成的半導體器件,如果我們用兩只二極管按一定的方式連接起來(lái)(見(jiàn)圖1),能不能組成一個(gè)三極管呢?
一答:這個(gè)問(wèn)題很多初學(xué)者都會(huì )提出來(lái)。三極管絕不是兩個(gè) PN 結的簡(jiǎn)單湊合,兩個(gè)二極管的組合不能形成一個(gè)三極管。我們以NPN型三極管為例(見(jiàn)圖2),兩個(gè)PN結共用了一個(gè)P區——基區,基區做得極薄,只有幾微米到幾十微米,正是靠著(zhù)它把兩個(gè) PN 結有機地結合成一個(gè)不可分割的整體,它們之間存在著(zhù)相互聯(lián)系和相互影響,使三極管完全不同于兩個(gè)單獨的PN結的特性。三極管在外加電壓的作用下,形成基極電流、集電極電流和發(fā)射極電流,成為電流放大器件。
一問(wèn):怎樣理解三極管的電流放大作用呢?
一答:三極管內部進(jìn)行的物理過(guò)程是十分復雜的,初學(xué)者暫時(shí)不必去深入探討。從應用的角度來(lái)講,可以把三極管看作是一個(gè)電流分配器。一個(gè)三極管制成后,它的三個(gè)電流之間的比例關(guān)系就大體上確定了(見(jiàn)圖3),用式子來(lái)表示就是:
β 和 α 稱(chēng)為三極管的電流分配系數,其中 β 值大家比較熟悉,都管它叫電流放大系數。三個(gè)電流中,有一個(gè)電流發(fā)生變化,另外兩個(gè)電流也會(huì )隨著(zhù)按比例地變化。例如,基極電流的變化量 ΔI b = 10 μA , β = 50 ,根據 ΔI c = βΔI b 的關(guān)系式,集電極電流的變化量 ΔI c = 50×10 = 500μA ,實(shí)現了電流放大。 一問(wèn):為什么在三極管內部能夠把基極電流變成比它大 β 倍的集電極電流呢? 一答:這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得好。三極管自身并不能把小電流變成大電流,它僅僅起著(zhù)一種控制作用,控制著(zhù)電路里的電源,按確定的比例向三極管提供 Ib 、 Ic 和 Ie 這三個(gè)電流。為了容易理解,我們還是用水流比喻電流(見(jiàn)圖4)。這是粗、細兩根水管,粗的管子內裝有閘門(mén),這個(gè)閘門(mén)是由細的管子中的水量控制著(zhù)它的開(kāi)啟程度。如果細管子中沒(méi)有水流,粗管子中的閘門(mén)就會(huì )關(guān)閉。注入細管子中的水量越大,閘門(mén)就開(kāi)得越大,相應地流過(guò)粗管子的水就越多,這就體現出“以小控制大,以弱控制強”的道理。由圖可見(jiàn),細管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。三極管的基極b、集電極c和發(fā)射極e就對應著(zhù)圖4中的細管、粗管和粗細交匯的管子。電路見(jiàn)圖5 ,若給三極管外加一定的電壓,就會(huì )產(chǎn)生電流Ib 、Ic和Ie 。調節電位器 RP 改變基極電流 Ib , Ic 也隨之變化。由于 Ic=βIb ,所以很小的Ib控制著(zhù)比它大β倍的 Ic 。 Ic 不是由三極管產(chǎn)生的,是由電源 V CC 在 I b 的控制下提供的,所以說(shuō)三極管起著(zhù)能量轉換作用。
一問(wèn):為了得到比較高的放大倍數,選擇三極管時(shí)是不是β越大越好? 一答:?jiǎn)渭儚?font face="Times New Roman">“
一問(wèn):三極管的穿透電流一般有多大呢?怎么測量穿透電流?
一答:在常溫下,鍺管的穿透電流比較大,一般由幾十微安到幾百微安,硅管的穿透電流就比較小,一般只有零點(diǎn)幾微安到幾微安。Iceo雖然不大,卻與溫度有著(zhù)密切的關(guān)系,它們遵循著(zhù)所謂的“加倍規則”,這就是溫度每升高10℃,Iceo約增大一倍。例如,某鍺管在常溫 20℃時(shí),Iceo為20μA ,在使用中管芯溫度上升到50℃,Iceo就增大到160μA左右。測量Iceo的電路很簡(jiǎn)單(圖7),三極管的基極開(kāi)路,在集電極與發(fā)射極之間接入電源VCC(6V),串聯(lián)在電路中的電流表(可用萬(wàn)用表中的0.1mA擋)所指示的電流值就是Iceo 。
一問(wèn):三極管的β是不是一個(gè)不變的常數呢?
一答:嚴格地說(shuō),三極管的β值不是一個(gè)不變的常數。在實(shí)際使用中,調整三極管的集電極電流I,β值會(huì )隨著(zhù)發(fā)生變化(圖8)。一般說(shuō)來(lái),在Ic很?。ɡ鐜资玻┗蚝艽螅唇咏姌O最大允電流ICM)時(shí),β值都比較小,在1mA以上相當寬的范圍內,小功率管的β值都比較大,所以,同學(xué)們在調試放大電路時(shí),要確定合適的工作電流Ic,以獲得最佳放大狀態(tài)。另外,β值也和三極管的其它參數一樣,跟溫度有密切的關(guān)系。溫度升高,β值相應變大。一般溫度每升高1℃ β值增加0.5%~1 %。
一問(wèn):為了保證三極管的β值不致下降太多,在使用中怎樣對它的集電極電流進(jìn)行限制呢?
一答:三極管有一個(gè)極限參數叫集電極最大允許電流,用ICM表示。ICM常稱(chēng)為三極管的額定電流,所以人們常常誤認為超過(guò)了ICM值,由于過(guò)熱會(huì )把管子燒壞。實(shí)際上,規定ICM值是為避免集電極電流太大時(shí)引起β值下降過(guò)多。一般把β值降低到它的最大值一半左右時(shí)的集電極電流定為集電極最大允許電流ICM 。
一問(wèn):三極管為什么分成高頻管和低頻管?
一答:正好可以向大家進(jìn)一步說(shuō)明,三極管的電流放大系數β值還與電路的工作頻率有關(guān)。在一定的頻率范圍內,可以認為β值是不隨頻率變化的(圖9),可是當頻率升高到超過(guò)某一數值后,β值就會(huì )明顯下降。為了保證三極管在高頻時(shí)仍然具有足夠的放大能力,人們規定:當頻率升高到使β值下降到低頻(1000Hz)值β0的0.707倍時(shí),所對應的頻率稱(chēng)為β截止頻率,用fβ表示。fβ就是三極管接成共發(fā)射極電路時(shí)所允許的最高工作頻率。
一問(wèn):怎樣劃分低頻管和高頻管呢?
一答:回答這個(gè)問(wèn)題,還需要多說(shuō)幾句。剛剛提到的三極管β截止頻率 fβ 是在三極管接成共發(fā)射極放大電路時(shí)測定的。如果三極管接成共基極電路,隨著(zhù)頻率的升高,其電流放大系數α(α=Ic/Ie)值下降到低頻(1000Hz)值αo的0.707倍時(shí),所對應的頻率稱(chēng)為α截止頻率,用fα表示(圖10)。fα反映了三極管共基極運用時(shí)的頻率限制。在三極管產(chǎn)品系列中,常根據fα的大小劃分低頻管和高頻管。國家規定,fα<3MHz的為低頻管,fα>3MHz的為高頻管。
一問(wèn):假如三極管的工作頻率高于fβ值,會(huì )不會(huì )失去電流放大能力呢?fβ與fα的關(guān)系是什么?
一答:當頻率高于fβ值后,繼續升高頻率,β值將隨之下降,直到β=1 ,三極管就失去了放大能力。為此,人們規定:在高頻條件下,β=1 時(shí)所對應的頻率,稱(chēng)為特征頻率,用fT 表示。fT常作為標志三極管頻率特性好壞的重要參數。在選擇三極管時(shí),應使管子的特征頻率fT比實(shí)際工作頻率高出3~5倍。
fα與fβ的物理意義是相同的,僅僅是放大電路連接方式不同。理論分析和實(shí)驗都可以證明,同一只三極管的fβ值遠比fα值要小,它們之間的關(guān)系為
fβ=(1-α)fα
這就說(shuō)明了共發(fā)射極電路的極限工作頻率比共基極電路低得多。所以,高頻放大和振蕩電路大多采用共基極連接。
關(guān)于“”的相關(guān)資訊
我要評論: | |
---|---|
內 容: | |
驗證碼: | (內容最多500個(gè)漢字,1000個(gè)字符) 看不清?! |
請注意: |
|
1.尊重網(wǎng)上道德,遵守中華人民共和國的各項有關(guān)法律法規,不發(fā)表攻擊性言論。 2.承擔一切因您的行為而直接或間接導致的民事或刑事法律責任。 3.新聞留言板管理人員有權保留或刪除其管轄留言中的任意內容。 |
共有-條評論【我要評論】