三極管截止與飽合狀態(tài)

      截止狀態(tài)

      三極管作為開關使用時,，仍是處于下列兩種狀態(tài)下工作。
1.截止(cut off)狀態(tài):如圖5所示,，當三極管之基極不加偏壓或
加上反向偏壓使BE極截止時(BE極之特性和二極管相同,，須加
上大于0.7V之正向偏壓時才態(tài)導通)，基極電流IB=0,，因為IC=β
IB,，所以IC=IE=0，此時CE極之間相當于斷路,，負載無電流,。

a)基極(B)不加偏壓使    基極電流IB等于零	(b)基極(B)加上反向偏    壓使基極電流IB等于零	(c)此時集極(C)與射極(E)    之間形同段路，負載無    電流通過

圖5 三極管截止狀態(tài)

飽合狀態(tài)

                飽合(saturation)狀態(tài):如圖6所示,，當三極管之基極加入駛
大的電流時,，因為IC≒IE=β×IB,，射極和集極的電流亦非常大，此
時,，集極與射極之間的電壓降非常低(VCE為0.4V以下),，其意義相
當于集極與射極之間完全導通，此一狀態(tài)稱為三極管飽合,。

圖6 (a)基極加上足夠的順向                                                 (b)此時C-E極之間視同

            偏壓使IB足夠大                                                              導通狀態(tài)

 

晶體管的電路符號和各三個電極的名稱如下

   圖7 PNP型三極管          圖8 NPN型三極管

三極管的特性曲線
1,、輸入特性
圖2 （b)是三極管的輸入特性曲線，它表示Ib隨Ube的變化關系,，其特點是：1）當Uce在0-2伏范圍內(nèi),，曲線位置和形狀與Uce有關，但當Uce高于2伏后,，曲線Uce基本無關通常輸入特性由兩條曲線（Ⅰ和Ⅱ）表示即可,。
2）當Ube＜UbeR時，Ib≈O稱（0～UbeR)的區(qū)段為“死區(qū)”當Ube＞UbeR時,，Ib隨Ube增加而增加,，放大時，三極管工作在較直線的區(qū)段,。
3）三極管輸入電阻,，定義為:
rbe=(△Ube/△Ib)Q點，其估算公式為：
rbe=rb+(β+1)(26毫伏/Ie毫伏）
rb為三極管的基區(qū)電阻,，對低頻小功率管,，rb約為300歐。
2,、輸出特性
輸出特性表示Ic隨Uce的變化關系（以Ib為參數(shù)）從圖9（C）所示的輸出特性可見,，它分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū),。
截止區(qū)當Ube＜0時,，則Ib≈0，發(fā)射區(qū)沒有電子注入基區(qū),，但由于分子的熱運動,，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流,，常溫時Iceo約為幾微安,，鍺管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關系是：
Icbo=(1+β)Icbo
常溫時硅管的Icbo小于1微安,，鍺管的Icbo約為10微安,，對于鍺管，溫度每升高12℃，Icbo數(shù)值增加一倍,，而對于硅管溫度每升高8℃,， Icbo數(shù)值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈,，但由于鍺管的Icbo值本身比硅管大,，所以鍺管仍然受溫度影響較嚴重的管，放大區(qū),，當晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)于反偏工作時,，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區(qū)是三極管工作在放大狀態(tài)的區(qū)域,。
飽和區(qū)當發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時,，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能,。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況,，可能判別其工作狀態(tài)。

                  圖9

三極管的主要參數(shù)
1,、直流參數(shù)
（1）集電極一基極反向飽和電流Icbo,，發(fā)射極開路（Ie=0)時，基極和集電極之間加上規(guī)定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流,，它只與溫度有關,，在一定溫度下是個常數(shù)，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流,。良好的三極管,，Icbo很小，小功率鍺管的Icbo約為1～10微安,，大功率鍺管的Icbo可達數(shù)毫安培,，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級,。
（2）集電極一發(fā)射極反向電流Iceo(穿透電流）基極開路（Ib=0）時,，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓Vce時的集電極電流。 Iceo大約是Icbo的β倍即Iceo=(1+β)Icbo o Icbo和Iceo受溫度影響極大,，它們是衡量管子熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其值越小,，性能越穩(wěn)定,，小功率鍺管的Iceo比硅管大。
（3）發(fā)射極---基極反向電流Iebo集電極開路時,，在發(fā)射極與基極之間加上規(guī)定的反向電壓時發(fā)射極的電流,，它實際上是發(fā)射結(jié)的反向飽和電流。
（4）直流電流放大系數(shù)β1（或hEF）這是指共發(fā)射接法，沒有交流信號輸入時,，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值,，即：
β1=Ic/Ib
2、交流參數(shù)
（1）交流電流放大系數(shù)β（或hfe）這是指共發(fā)射極接法,，集電極輸出電流的變化量△Ic與基極輸入電流的變化量△Ib之比,，即：
β= △Ic/△Ib
一般電晶體的β大約在10-200之間，如果β太小,，電流放大作用差,，如果β太大，電流放大作用雖然大,，但性能往往不穩(wěn)定,。
（2）共基極交流放大系數(shù)α（或hfb）這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是△Ic與發(fā)射極電流的變化量△Ie之比,，即：
α=△Ic/△Ie
因為△Ic＜△Ie,，故α＜1。高頻三極管的α＞0.90就可以使用
α與β之間的關系：
α= β/（1+β）
β= α/（1-α）≈1/（1-α）
（3）截止頻率fβ,、fα當β下降到低頻時0.707倍的頻率,，就什發(fā)射極的截止頻率fβ；當α下降到低頻時的0.707倍的頻率,，就什基極的截止頻率fαo fβ,、 fα是表明管子頻率特性的重要參數(shù)，它們之間的關系為：
fβ≈（1-α）fα
（4）特征頻率fT因為頻率f上升時,，β就下降,，當β下降到1時，對應的fT是全面地反映電晶體的高頻放大性能的重要參數(shù),。
3,、極限參數(shù)
（1）集電極最大允許電流ICM當集電極電流Ic增加到某一數(shù)值，引起β值下降到額定值的2/3或1/2,，這時的Ic值稱為ICM,。所以當Ic超過ICM時，雖然不致使管子損壞,，但β值顯著下降,，影響放大品質(zhì)。
（2）集電極----基極擊穿電壓BVCBO當發(fā)射極開路時,，集電結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO,。
（3）發(fā)射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO,。
（4）集電極-----發(fā)射極擊穿電壓BVCEO當基極開路時,，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce＞BVceo，管子就會被擊穿,。
（5）集電極最大允許耗散功率PCM集電流過Ic,，溫度要升高，管子因受熱而引起參數(shù)的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM,。管子實際的耗散功率于集電極直流電壓和電流的乘積,，即Pc=Uce×Ic.使用時慶使Pc＜PCM。
PCM與散熱條件有關,，增加散熱片可提高PCM,。

晶體三極管用途

 

 

晶體三極管的用途主要是交流信號放大，直流信號放大和電路開關,。

 

晶體三極管偏置

使用晶體管作放大用途時,，必須在它的各電極上加上適當極性的電壓，稱為“偏置電壓”簡稱“偏壓”,， 又“偏置偏流”,。電路組成上叫偏置電路。

晶體管各電極加上適當?shù)钠秒妷褐?，各電極上便有電流流動,。 通過發(fā)射極的電流稱為“射極電流”，用IE表示,；通過基極的電流稱為“基極電流”,，用IB表示；通過集電極的電流稱為“集極電流”,，用IC表示,。

              圖10

晶體管三個電極的電流有一定關系，公式如下

IE ＝ IB ＋IC

 

晶體三極管的三種放大電路

 

三極管放大電路

 

 

 

         當晶體管被用作放大器使用時,，其中兩個電極用作信號 (待放大信號) 的輸入端子,；兩個電極作為信號 (放大后的信號) 的輸出端子。 那么,，晶體管三個電極中,，必須有一個電極既是信號的輸入端子，又同時是信號的輸出端子,，這個電極稱為輸入信號和輸出信號的公共電極,。

         按晶體管公共電極的不同選擇，晶體管放大電路有三種：共基極電路 ( Common base circuit),、共射極電路(Common emitter circuit) 和 共集極電路(Common collector circuit),，如下圖示。

                                圖11

由于共射極電路放大電路的電流增益和電壓增益均較其它兩種放大電路為大,，故多用作訊號放大使用。