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如何理解和區(qū)分貼片三極管的三種狀態(tài)

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發(fā)表于 2019-8-5 15:56:26 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
  貼片三極管的三種狀態(tài)也叫三個工作區(qū)域,即:截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū),教材書上都說:貼片三極管的三種狀態(tài)分別當(dāng)發(fā)射極正偏集電極反偏,貼片三極管處于放大狀態(tài);發(fā)射極正偏集電極正偏工作在飽和區(qū);發(fā)射極反偏集電極反偏工作在截止區(qū);發(fā)射極反偏集電極正偏工作在反向放大狀態(tài)。% T$ t0 L/ Q7 H( }8 U
  按老師的方法是:先假設(shè)是在飽和區(qū),在計(jì)算C E兩端的電壓,以0.3伏作為飽和區(qū)放大區(qū)的判斷標(biāo)準(zhǔn)(小于則為飽和模式,大于則為放大模式);當(dāng)c e間電壓為無窮大時即為截止區(qū)!
0 m3 ~. k0 G7 Z3 p  實(shí)際上還有下面兩種關(guān)于這三個工作區(qū)域理解觀點(diǎn):6 d4 P; N! d& M, N  ]
  觀點(diǎn)一:
" f  K+ R. _' R2 R  截止區(qū):貼片三極管工作在截止?fàn)顟B(tài),當(dāng)發(fā)射結(jié)電壓Ube小于0.6—0.7V的導(dǎo)通電壓,發(fā)射結(jié)沒有導(dǎo)通集電結(jié)處于反向偏置,沒有放大作用。
% K, \% y. C% w6 Z1 C4 F  放大區(qū):貼片三極管的發(fā)射極加正向電壓,集電極加反向電壓導(dǎo)通后,Ib控制Ic,Ic與Ib近似于線性關(guān)系,在基極加上一個小信號電流,引起集電極大的信號電流輸出。
! U0 G4 Z: L+ R) n, G5 Y& |  飽和區(qū):當(dāng)貼片三極管的集電結(jié)電流IC增大到一定程度時,再增大Ib,Ic也不會增大,超出了放大區(qū),進(jìn)入了飽和區(qū)。飽和時,Ic最大,集電極和發(fā)射之間的內(nèi)阻最小,電壓Uce只有0.1V~0.3V,Uce《Ube,發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正向電壓。三極管沒有放大作用,集電極和發(fā)射極相當(dāng)于短路,常 與截止配合于開關(guān)電路。
1 j3 L2 o0 Y3 R' Q$ y  觀點(diǎn)二:% p9 E  I% |/ [8 w
  截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。主要是根據(jù)兩個pn結(jié)的偏置條件來決定:2 p/ W! U) h! e& `3 ?+ M. h# l/ w
  發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)反偏——放大狀態(tài);/ _1 M; A8 p% G* M# z
  發(fā)射結(jié)正偏,集電結(jié)也正偏——飽和狀態(tài);% D# i7 e8 ?2 ~
  發(fā)射結(jié)反偏,集電結(jié)也反偏——截止?fàn)顟B(tài)。) C" x& U1 m* x, z" @1 E: O
        型號1SMB5928BT3G www.dzsc.com/ic-detail/9_2565.html的參數(shù)3 O; f' `. C/ m) ~
  品牌:ON 型號:1SMB5928BT3G 1SMB5929BT3G類型:其他IC 功率:***用途:軍工封裝:DO-214A批號:原廠正品
) B, a1 j4 s) f3 K  這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換,可以通過輸入電壓或者相應(yīng)的輸入電流來控制,例如:在放大狀態(tài)時,隨著輸入電流的增大,當(dāng)輸出電流在負(fù)載電阻上的壓降等于電源電壓時,則電源電壓就完全降落在負(fù)載電阻上,于是集電結(jié)就變成為0偏壓,并進(jìn)而變?yōu)檎珘骸从煞糯鬆顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜖顟B(tài)。當(dāng)輸入電壓反偏時,則發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都成為了反偏,沒有電流通過,即為截止?fàn)顟B(tài)。
' z7 `) T1 s6 o! {4 Y+ N  正偏與反偏的區(qū)別:對于NPN晶體管,當(dāng)發(fā)射極接電源正極、基極接負(fù)極時,則發(fā)射結(jié)是正偏,反之為反偏;當(dāng)集電極接電源負(fù)極、基極(或發(fā)射極)接正極時,則集電結(jié)反偏,反之為正偏?傊,當(dāng)p型半導(dǎo)體一邊接正極、n型半導(dǎo)體一邊接負(fù)極時,則為正偏,反之為反偏。
' K& E$ K* e' z- U3 g  上述兩個觀點(diǎn)都沒有錯,但是很多初學(xué)者都會認(rèn)為貼片三極管是兩個 PN 結(jié)的簡單湊合,如下圖:2 g: T$ [6 p# ]: f( l* h
  這種想法是錯誤的,兩個貼片二極管的組合不能形成一個貼片三極管,我們以 NPN 型貼片三極管為例,如下圖:: o. |" f" ^# h
  兩個 PN 結(jié)共用了一個 P 區(qū)(也稱基區(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 PN 結(jié)有機(jī)地結(jié)合成一個不可分割的整體,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單獨(dú)的 PN 結(jié)的特性。貼片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。
4 v0 X" ?7 j1 r! X; s  貼片三極管的電流放大作用與其物理結(jié)構(gòu)有關(guān),貼片三極管內(nèi)部進(jìn)行的物理過程是十分復(fù)雜的,初學(xué)者暫時不必去深入探討。從應(yīng)用的角度來講,可以把三極管看作是一個電流分配器。一個貼片三極管制成后,它的三個電流之間的比例關(guān)系就大體上確定了,如下圖所示:
4 r$ Q- M8 ?- V5 G  這是粗、細(xì)兩根水管,粗的管子內(nèi)裝有閘門,這個閘門是由細(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。
: r& G9 u$ p  K1 Y  貼片三極管的基極 b 、集電極 c 和發(fā)射極 e 就對應(yīng)著圖中的細(xì)管、粗管和粗細(xì)交匯的管子。如下圖所示:
  f& A1 W; O* |2 M% M; s  若給貼片三極管外加一定的電壓,就會產(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 = βI b ,所以很小的 I b 控制著比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由貼片三極管產(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。# e! K& I% S* \& t: |  P5 Y! m( @
    型號1SMB5928BT3G的參數(shù)
% Q4 s0 s: L4 X0 j4 U/ S  品牌:ON
1 m3 X5 {3 \8 ?  型號:1SMB5928BT3G 1SMB5929BT3G
/ d4 W; |. \! F) a! j  類型:其他IC) l. y! Y2 Y9 A- C+ E; x
  功率:***
* I' T* A+ z6 Y0 W4 A$ a  用途:軍工* f# l" }2 K( ~; Z
  封裝:DO-214A! w' y7 R9 \- E6 I1 ~; P, D, U
  批號:原廠正品
$ Z8 L3 l4 u4 x$ c1 B/ E' C$ a4 g" s$ L$ y' }: ~
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