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1 # 技術閒聊
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2 # 電子產品設計方案
三極體有截止、放大、飽和導通三個狀態
三極體作為開關控制使用時需要工作在截止和飽和導通狀態。透過控制三極體的基極電流Ib可以讓三極體工作在截止和飽和導通狀態。
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3 # 電子及工控技術
三極體在電子電路中起著很重要的作用,一般在電路中三極體有三種工作狀態:也就是我們平常說的截止狀態、放大狀態、和飽和狀態。這三種狀態用在電路中不同的場合起著不同的作用。一般來說在類比電路中三極體主要工作在放大狀態;在數位電路中三極體主要工作在飽和狀態和截止狀態。下面簡要談談這三個工作狀態的情況。
三極體放大狀態的情況發射結正偏,集電結反偏。
三極體放大處於放大的特點是透過電流控制實現放大作用,它的工作區域處於上圖部分的平坦區域且近似於恆流的特點。這時三極體是線性的,訊號不會出現線性失真。比如線上性狀態下,給三極體輸入一個正弦訊號,三極體輸出的也是正弦訊號,且輸出訊號的幅度比輸入訊號要大,但其相位會發生180度變化。
三極體飽和狀態的情況發射結正偏,集電結正偏。
三極體工作在飽和狀態時,三極體電流放大倍數會降低很多,三極體失去了放大能力。在飽和狀態下,三極體Uce 很小,如同工作在短接狀態。這時要有輸出的話,就會出現飽和失真。一般在開關電路中三極體處於這種狀態。
三極體截止狀態的情況發射結反偏,集電結反偏。
當三極體的基極電流IB減小到一定程度時,其電流IC約等於0,如同三極體工作在斷開狀態一樣,這時如果有輸入訊號,那麼三極體就會出現截止失真。一般在開關電路中三極體處於這種狀態。
作為開關管時,基極電阻的選取在開關電路中,三極體要在截止狀態和開關狀態兩者之間迅速轉換,那麼需要選擇合適的基極電阻。比如在數位電路中常用的一個反相器電路圖,為了保證輸入低電平時,三極體能可靠地截止,除了有基極電阻R1外,還要加一個下拉電阻R2以及負電源VEE,如果輸入高電平,CE極流過的電流為40mA的話,那流過B極的電流大約為200uA,也就是(5V-0.7V)V/0.0002A≈20K。這是理論計算值。為了穩定可靠工作我們常用8.2K、5.1K、4K等這些經常用到的電阻值。
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4 # 玩轉嵌入式
三極體是常用的電子元器件,是流控型的。既可以用在小訊號放大電路中起到放大作用,又可以用作電子開關控制電路的通斷。三極體具有三個電極,分別為基極b、發射極e、集電極c。
1三極體的工作狀態三極體具有三個工作狀態或者三個工作區,分別為截止區、線性放大區和飽和區。三個狀態的含義如下:
截止區:三極體的發射結電壓小於PN接面的導通電壓,基極沒有電流,這時集電極和發射極的電流都為0,ce之間處於斷開狀態。
放大區:三極體的發射結正偏、集電結反偏,集電極電流和基極電流滿足一定的線性關係,集電極電流約為基極電流的β倍。
飽和區:當集電極的電流不再隨著基極電流的增大而增大的時候,三極體失去放大作用,ce之間的電壓非常小,近似於導通狀態。
2基極電阻的確定方法三極體用作電子開關時,需要工作在截止區和飽和區,基極上需要加一個限流電阻用來保護三極體。基極的電流與集電極的電流,也就是負載電流相關。以三極體驅動繼電器為例,如下圖所示。
假設繼電器正常工作所需的工作電流位120mA,即集電極電流為120mA,β為80,則流過基極的電流為IB=IC/β=120/80=1.5mA,三極體在正常工作時基極和發射極之間的壓降為0.7V,假設基極控制訊號的幅值為5V,則基極限流電阻的值R=(5-0.7)/1.5=2.87K。一般β是一個範圍,為了使三極體完全飽和,需要讓基極電流稍大一點,即基極電阻再小一點。如取值2.2K。
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三極體作為最常用的基本元器件之一,作為電子技術相關的人員一定要精通三極體的工作原理。三極體一共有三個工作狀態:截止、放大和飽和。
三極體的模型及符號如下圖所示,三極體分為NPN型和PNP型兩種,其結構和使用方法有所不同。
▲三極體的結構及原理圖符號
三極體有三個工作區間:截止區、放大區和飽和區,在特定的條件範圍內,三極體工作於各個區間。
截止區:Vbe<死區電壓(矽材料三極體約0.6V,鍺材料三極體約0.3V),此區間Ib=0,Ic=0。
放大區:放大區間的特性,發射結正偏,集電結反偏,Vce<Vbe,放大區間,Ic=βIb,Ie=Ic+Ib,三極體的放大倍數一般都幾十倍以上,甚至上千倍、上萬倍,所以一般可以認為Ie≈Ic。
飽和區:當基極電流增大時,發射極電流Ic不再增大,此時三極體已達到飽和狀態,飽和狀態的特性【發射結正偏,集電結正偏】。
以NPN三極體為例,三極體的控制原理就像流水控制,比如水龍頭,基極B是三極體的控制端,控制集電極C往發射極E的電流量,類似於水龍頭的開關,控制流水量,當水龍頭完全關閉時,流水截止,當水龍頭緩慢開啟時,流水量慢慢變大,直到最大,也就是三極體完全達到飽和狀態。
▲三極體電流控制原理示意圖
三極體當開關使用時,如何計算基極電阻?三極體當開關使用時,一般使三極體工作在飽和狀態,使三極體完全開啟,可正常工作的電流達到最大。
基極電阻的計算方法(以NPN三極體為例):
基極電阻R1=(Uin-0.6)/Ib,其中Uin為基極輸入電壓即驅動電壓,Ib為三極體的基極電流,0.6為基極-發射極的壓降,矽三極體一般為0.6V左右,鍺三極體一般為0.3V左右。
根據三極體的公式Ic=βIb,其中Ic為集電極電流,β為三極體的放大倍數。
所以:R1=(Uin-0.6)/Ib=(Uin-0.6)/(Ic/β)=(Uin-0.6)*β/Ic
▲三極體當開關控制LED燈的原理
假設上圖中NPN 的三極體最大集電極電流為500mA,β係數為50(放大倍數),輸入電壓為5V,則基極電阻R1=(5-0.6)*50/0.5=440(Ω)。