三極管基礎(chǔ)知識(shí)精髓

1、一、很多初學(xué)者都會(huì)認(rèn)為三極管是兩個(gè) PN 結(jié)的簡(jiǎn)單湊合（如圖1）。這種想法是錯(cuò)誤的，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（見圖 2 ），兩個(gè) PN 結(jié)共用了一個(gè) P 區(qū) 基區(qū)，基區(qū)做得極薄，只有幾微米到幾十微米，正是靠著它把兩個(gè) PN 結(jié)有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)不可分割的整體，它們之間存在著相互聯(lián)系和相互影響，使三極管完全不同于兩個(gè)單獨(dú)的 PN 結(jié)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。      二、三極管的電流放大作用與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，三極管內(nèi)部進(jìn)行的物理過程是十分復(fù)雜的

2、，初學(xué)者暫時(shí)不必去深入探討。從應(yīng)用的角度來講，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（見圖 3 ），用式子來表示就是    和 稱為三極管的電流分配系數(shù)，其中 值大家比較熟悉，都管它叫電流放大系數(shù)。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)隨著按比例地變化。例如，基極電流的變化量 I b 10 A ， 50 ，根據(jù) I c I b 的關(guān)系式，集電極電流的變化量 I c 50×10 500A ，實(shí)現(xiàn)了電流放大。       &#

3、160; 三、三極管自身并不能把小電流變成大電流，它僅僅起著一種控制作用，控制著電路里的電源，按確定的比例向三極管提供 I b 、 I c 和 I e 這三個(gè)電流。為了容易理解，我們還是用水流比喻電流（見圖 4 ）。這是粗、細(xì)兩根水管，粗的管子內(nèi)裝有閘門，這個(gè)閘門是由細(xì)的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細(xì)管子中沒有水流，粗管子中的閘門就會(huì)關(guān)閉。注入細(xì)管子中的水量越大，閘門就開得越大，相應(yīng)地流過粗管子的水就越多，這就體現(xiàn)出“以小控制大，以弱控制強(qiáng)”的道理。由圖可見，細(xì)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(duì)應(yīng)著圖 4 中的細(xì)管、粗管和粗細(xì)

4、交匯的管子。電路見圖 5 ，若給三極管外加一定的電壓，就會(huì)產(chǎn)生電流 I b 、 I c 和 I e 。調(diào)節(jié)電位器 RP 改變基極電流 I b ， I c 也隨之變化。由于 I c I b ，所以很小的 I b 控制著比它大 倍的 I c 。 I c 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，所以說三極管起著能量轉(zhuǎn)換作用。四、如圖5，假設(shè)三極管的=100，RP=200K，此時(shí)的Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA,Ic=I b=2mA當(dāng)RP=0時(shí)，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=I b=2mA。以上兩種狀態(tài)都符合Ic=I b，我們說，三極管處于&q

5、uot;放大區(qū)"。假設(shè)RP=0,Rb=1k,此時(shí)，Ib=6v/1k=6mA按Ic=I b計(jì)算，Ic應(yīng)等于600mA，而實(shí)際上，由于圖中300歐姆限流電阻（Rc）的存在，實(shí)際上Ic=(6v/300)20mA,此時(shí)，IcI b，而且，Ic不再受Ib控制，即處于"飽和區(qū)"，當(dāng)RP和Rb大到一定程度，使Ube<死區(qū)電壓(硅管約0.5V，鍺管約0.3）此時(shí)be結(jié)處于不導(dǎo)通狀態(tài)，Ib=0，則Ic=0，處于"截止區(qū)"。        五、單純從“放大”的角度來看，我們希望 值越大越好

6、。可是，三極管接成共發(fā)射極放大電路（圖 6 ）時(shí)，從管子的集電極 c 到發(fā)射極 e 總會(huì)產(chǎn)生一有害的漏電流，稱為穿透電流 I ceo ，它的大小與 值近似成正比， 值越大， I ceo 就越大。 I ceo 這種寄生電流不受 I b 控制，卻成為集電極電流 I c 的一部分， I c I b I ceo 。值得注意的是， I ceo 跟溫度有密切的關(guān)系，溫度升高， I ceo 急劇變大，破壞了放大電路工作的穩(wěn)定性。所以，選擇三極管時(shí)，并不是 越大越好，一般取硅管 為 40 150 ，鍺管取 40 80 。      六、在常溫下，鍺管的穿透電流

7、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。 I ceo 雖然不大，卻與溫度有著密切的關(guān)系，它們遵循著所謂的“加倍規(guī)則”，這就是溫度每升高 10 ， I ceo 約增大一倍。例如，某鍺管在常溫 20 時(shí)， I ceo 為 20A ，在使用中管芯溫度上升到 50 ， I ceo 就增大到 160A 左右。測(cè)量 I ceo 的電路很簡(jiǎn)單（圖 7 ），三極管的基極開路，在集電極與發(fā)射極之間接入電源 V CC （ 6V ），串聯(lián)在電路中的電流表（可用萬用表中的 0.1mA 擋）所指示的電流值就是 I ceo 。  七、嚴(yán)格地說，三極管的 值

8、不是一個(gè)不變的常數(shù)。在實(shí)際使用中，調(diào)整三極管的集電極電流 I ， 值會(huì)隨著發(fā)生變化（圖 8 ）。一般說來，在 I c 很?。ɡ鐜资玻┗蚝艽螅唇咏姌O最大允電流 I CM ）時(shí)， 值都比較小，在 1mA 以上相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，小功率管的 值都比較大，所以，同學(xué)們?cè)谡{(diào)試放大電路時(shí)，要確定合適的工作電流 I c ，以獲得最佳放大狀態(tài)。另外， 值也和三極管的其它參數(shù)一樣，跟溫度有密切的關(guān)系。溫度升高， 值相應(yīng)變大。一般溫度每升高 1 ， 值增加 0.5 1 。         八、三極管有一個(gè)極限參數(shù)叫集電極最大允

9、許電流，用 I CM 表示。 I CM 常稱為三極管的額定電流，所以人們常常誤認(rèn)為超過了 I CM 值，由于過熱會(huì)把管子燒壞。實(shí)際上，規(guī)定 I CM 值是為避免集電極電流太大時(shí)引起 值下降過多。一般把 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 I CM 。         九、三極管的電流放大系數(shù) 值還與電路的工作頻率有關(guān)。在一定的頻率范圍內(nèi)，可以認(rèn)為 值是不隨頻率變化的（圖 9 ），可是當(dāng)頻率升高到超過某一數(shù)值后， 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(guī)定：當(dāng)頻

10、率升高到使 值下降到低頻（ 1000Hz ）值 0 的 0.707 倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率稱為 截止頻率，用 f 表示。 f 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。三極管 截止頻率 f 是在三極管接成共發(fā)射極放大電路時(shí)測(cè)定的。如果三極管接成共基極電路，隨著頻率的升高，其電流放大系數(shù) （ I c I e ）值下降到低頻（ 1000Hz ）值 o 的 0.707 倍時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率稱為 截止頻率，用 f 表示（圖 10 ）。 f 反映了三極管共基極運(yùn)用時(shí)的頻率限制。在三極管產(chǎn)品系列中，常根據(jù) f 的大小劃分低頻管和高頻管。國家規(guī)定， f 3MHz 的為低頻管， f 3MHz 的為高頻管。&

11、#160;當(dāng)頻率高于 f 值后，繼續(xù)升高頻率， 值將隨之下降，直到 1 ，三極管就失去了放大能力。為此，人們規(guī)定：在高頻條件下， 1 時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為特征頻率，用 f T 表示。 f T 常作為標(biāo)志三極管頻率特性好壞的重要參數(shù)。在選擇三極管時(shí)，應(yīng)使管子的特征頻率 f T 比實(shí)際工作頻率高出 3 5 倍。     f 與 f 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(yàn)都可以證明，同一只三極管的 f 值遠(yuǎn)比 f 值要小，它們之間的關(guān)系為f （ 1 ） f      這就說明了共發(fā)射極電路的極限工

12、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。二、工作原理：按下起動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1線圈得電，電動(dòng)機(jī)M接入電源。同時(shí)，時(shí)間繼電器KT及接觸器KM3線圈得電。      接觸器KM3線圈得電，其常開主觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)M定子繞組在星形連接下運(yùn)行。KM3的常閉輔助觸點(diǎn)斷開，保證了接觸器KM2不得電。     時(shí)間繼電器KT的常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合；常閉觸點(diǎn)延時(shí)繼開，切斷KM3線圈電源，其主觸點(diǎn)斷開而常閉輔助觸點(diǎn)閉合。     接觸器KM2線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)M由星形起動(dòng)切換為三角形運(yùn)行。     停車     按SB1 輔助電路斷電各接觸器釋放 電動(dòng)機(jī)斷電停車     線路在KM2與KM3之間設(shè)有輔助觸點(diǎn)聯(lián)鎖，防止它們同時(shí)動(dòng)作造成短路；此外，線路轉(zhuǎn)入三角接運(yùn)行后，KM2的常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，切除時(shí)間繼電器KT、接觸器KM3,避