模擬電路學習一之三極管從新認識

以前感受對三極管即熟悉又陌生，熟悉的是常常要用它，陌生的是「計算各個元器件的電壓，電流、計算如何選擇合適的三極管、計算電路靜態工做點」，這些計算仍是比較陌生的。 這幾天先學習了三極管的理論知識，在經過一些實驗，算是理解了一下，這裏記錄下。 ##1.三極管特性

• 【1】上圖爲NPN和PNP三極管的符號，當三極管工做在放大區的時候有：Ie = Ic + Ib，Ic = βIb ，即Ie = (1+β)Ib, 三極管處於放大區時，Ic不受Uce的控制，至於Ib大小有關。

• 【2】三極管3個工做狀態：

<center></center> 上面以NPN型三極管爲例來講明吧，這幾個狀態很是重要，但願本身緊緊記住吧。 - 放大狀態：對NPN三極管來講，當Uc>Ub>Ue時，三極管工做在放大區。對PNP三極管來講，當Uc<Ub<Ue,三極管工做在放大區。 - 飽和狀態：當發射極和集電極均正向偏置時，則進入飽和區。上圖若是某一個時刻電路爲放大狀態，其它提交不改變的狀況下，緩慢調整UBB的電壓，使得的Ub點的電位大於等於Uc點的電位，那麼三極管開始進入了飽和區，此時電路Ic ≠ βIb, 此時繼續增長Ubb的電壓，Ic的電流也不會在繼續增長了。**一般將Ucb = 0的狀況，稱爲臨界飽和或臨界放大狀態**。 三極管管壓降 Uce = UCC - IcRc,（**進入飽和狀態時，三極管的壓降很是小，硅管0.3V， 鍺管約爲0.1V**），uce近乎等於0，則**Ic = Ucc/Rc,視爲集電極的飽和電流**，從而根據這個電流除於放大倍數，則能夠獲得臨界飽和時，基極電流**Ib = Ucc/βRc,**,這個在後續肯定工做點時，以及選擇電阻大小時候很是重要。 - 截止狀態： 發射極和集電極均反向偏置，測試**Ib約等於0**，沒法知足開啓條件。

###2.三極管例子分析（電流放大） 接下來用實驗驗證一下上面的理論，此次試驗用的是2SC2786，三極管的主要參數以下圖所示：

<center></center>

• 【1】限流電阻選擇，從上面的特性能夠看到，Ic最大能到20ma，Ib爲20ma(大了也沒有用，已經飽和了)，三極管的放大係數通常爲90倍，那麼能夠判斷出基極Ib的臨界飽和電流爲Ib = 20/90 = 0.2222ma. 這樣能夠根據這個電流，來動態搭配電源和電阻的範圍了。只要電流不超過0.222ma，就工做在放大區域。
• 【2】基極電壓Vbe最大爲4V，飽和電流Ib已經知道了，那麼輸入電源(Ui - RIb) <=4,三極管都是沒問題的。根據這個公式，就能夠判定電源和電阻的選型了。
• 【3】肯定靜態工做點，爲了預防飽和失真，將靜態工做點Ib=0.11ma,正以下圖所示：

<center></center> 上圖能夠發現Ic=9.31ma，而Ib=0.11ma, 放大倍數q=9.31/0.11 = 84.6倍，接近90倍，基本知足理論分析值。

• 【3】讓電路工做在飽和狀態，按着以前的分析，在放大倍數爲90的狀況下，只須要讓Ib達到0.22222ma便可。那麼電路參數以下：

<center></center> 上圖能夠發現雖然基極電流已經達到0.225ma，可是Ic電流才15ma，這是因爲隨着Ic逐漸增長，放到倍數hfe先增長在下降。具體以下所示： <center></center> 雖然上圖Vce=6v，但仍頗有參考意義。從圖中能夠發現當基極電流在15ma左右時，放到倍數Hfe爲65倍左右，反觀咱們電路中的參數Ic=15ma，Ib=0.225，實際放大倍數爲15/0.225 = 66.66倍。 - 【4】從上圖中放大倍數和Ic的關係發現，當Ic=20ma時，Hfe大概爲52左右，那麼能夠算出Ib飽和電流爲20/52 = 0.375ma,具體看下面電路仿真。 <center></center> 上圖能夠發現確實如咱們計算的那樣

###3.總結 在選擇三極管時，在知足放大倍數的前提下，重點關注三極管的耐壓Vce,Vbe,Vcb和Ic,Ib最大能多少。此外還要關心放大倍數隨Ic的變化曲線。 經過計算出來的參數只能是理論值，實際工做中，每每因爲器件的工藝，一些指標沒法達到理論值，須要對一些參數作修改，也就是電路調試過程當中發現的。電路時須要調試的