三极管的工作原理及工作条件

出处:面包板 发布于:2020-06-30 14:27:54

  三极管工作原理简介

  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)。

  NPN 是用 B→E 的电流(IB)控制 C→E 的电流(IC),E 极电位最低,且正常放大时通常 C 极电位最高,即 VC > VB> VE。

  PNP 是用 E→B 的电流(IB)控制 E→C 的电流(IC),E 极电位最高,且正常放大时通常 C 极电位最低, 即 VC < VB< VE。

  总之 VB 一般都是在中间,VC 和 VE 在两边,这跟通常的 BJT 符号中的位置是一致的,你可以利用这个帮助你的形象思维和记忆。

  NPN 电路中,E 最终都是接到地板(直接或间接),C 最终都是接到天花板(直接或间接)。PNP 电路则相反,C 最终都是接到地板(直接或间接),E 最终都是接到天花板(直接或间接)。这也是为了满足上面的 VC 和 VE 的关系。

  对于 NPN 电路:

  对于共射组态,可以粗略理解为把 VE 当作“固定”参考点,通过控制 VB 来控制 VBE(VBE=VB-VE),从而控制 IB,并进一步控制 IC(从电位更高的地方流进 C 极,你也可以把 C 极看作朝上的进水的漏斗)。

  对于共基组态,可以理解为把 VB 当作固定参考点,通过控制 VE 来控制 VBE(VBE=VB-VE),从而控制 IB,并进一步控制 IC。

  如果所需的输出信号不是电流形式,而是电压形式,这时就在 C 极加一个电阻 RC,把 IC 变成电压 IC*RC。但为满足 VC>VE, RC 另一端不接地,而接正电源。

  PNP 电路跟 NPN 是对称的,例如:

  对于共射组态,可以粗略理解为把 VE 当作“固定”参考点,通过控制 VB 来控制 VEB(VEB=VE-VB),从而控制 IB,并进一步控制 IC(从 C 极流向电位更低的地方,你也可以把 C 极看作朝下的出水管)。

  对于共基组态,可以理解为把 VB 当作固定参考点,通过控制 VE 来控制 VEB(VEB=VE-VB),从而控制 IB,并进一步控制 IC。

  二、三极管工作状态以及条件

  三极管理论讲述工作状态:

  (1)截止区:其特征是发射结电压小于开启电压且集电结反向偏置。

  (2)放大区:其特征是发射结正向偏置(UBE 大于发射结开启电压 UON)且集电结反向偏置。

  (3)饱和区:其特征是发射结和集电结均处于正向偏置。

  三级管做开关使用:截止与饱合状态

  (1)截止状态:三极管基极不加偏置电压或是加反向偏置电压,使 BE 极截止(BE 极与二极管特性相同,需加上 0.7V 的正向偏压才能导通),基极电流 IB=0,因为 IC=βIB,所以 IC=IE=0,此时 CE 极之间相当于断路,负载无电流。

  (2)饱和状态:当三极管之基极加入驶大的电流时,因为 IC≒IE=β×IB,射极和集极的电流亦非常大,此时,集电极与射极之间的电压降非常低(VCE 为 0.4V 以下),其意义相当于集极与射极之间完全导通,此一状态称为三极管饱合。

  三 . PNP 与 NPN 三极管的检测方法

  NPN 和 PNP 主要就是电流方向和电压正负不同,说得“专业”一点,就是“极性”问题。

  方法一:

  将数字万用表拨至二极管档,红表笔固定任接某个引脚,用黑表笔依次接触另外两个引脚,如果两次显示值均小于 1V 或都显示溢出符号“1”,则红表笔所接的引脚就是基极 B。如果在两次测试中,一次显示值小于 1V,另一次显示溢出符号“1”,表明红表笔接的引脚不是基极 B,此时应改换其他引脚重新测量,直到找出基极 B 为止。

  使用数字万用表的二极管档。按上述操作确认基极 B 之后,将红表笔接基极 B,用黑表笔先后接触其他两个引脚。如果都显示 0.500~0.800V,则被测管属于 NPN 型;若两次都显示溢出符号“1”,则表明被测管属于 PNP 管。

  方法二:

  用万用表 R×100 或 R×1k 挡测量管子三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极,而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时,则第一根表笔所接的那个电极即为基极 b。这时,要注意万用表表笔的极性,如果红表笔接的是基极 b。黑表笔分别接在其他两极时,测得的阻值都较小,则可判定被测管子为 PNP 型三极管;如果黑表笔接的是基极 b,红表笔分别接触其他两极时,测得的阻值较小,则被测三极管为 NPN 型管如 9013,9014,9018。

  小注:使用数字万用表的二极管档测量二极管的正向压降,这时读数的单位是 mV。例如,用该档检测 2AP3 型二极管的正向压降,显示为“352”,即表示 352mV 或 0.352V(此管为锗管)。用该档检测 IN4007 型二极管时,正向显示为“509”,即表示正向压降为 509mV 或 0.509V(此管为硅管)。数字万用表的二极管档,还可以用来检测电路是否短路。

  四、常见三极管之 9013 与 9012

  9013 是一种 NPN 型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管,在收音机以及各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,它是 NPN 型小功率三极管。也可用作开关三极管。注意:9013 功率小于 9014,相互替代时应考虑电流大小。

  9012 是非常见的晶体三极管,在收音机以及各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,它是 PNP 型小功率三极管。


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