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【技術(shù)資料】三極管工作狀態(tài)與應(yīng)用

三極管全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種電流控制型的半導(dǎo)體器件。其主要作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,但在實際應(yīng)用中,根據(jù)三極管的伏安特性,在三極管的三種工作狀中切換,也可用作無觸點電子開關(guān),在MOS未普及前,一直是電路中電子開關(guān)管的主要器件。

1、下面以三極管伏安特性曲來對三種工作狀態(tài)進行解析:

① 截止狀態(tài)

以NPN型三極管為例,VB≤VE(基極電壓小于等于發(fā)射極電壓)發(fā)射極反偏,此時三極管處于截止狀態(tài),Ib(基極電流)=0,Ic(集電極電流)=0。等同開關(guān)斷開,三極管的工作區(qū)于伏安特性圖底部藍色截止區(qū),效電路如圖1所示。

② 飽和狀態(tài)

以NPN型三極管為例,VB>VE,VB>VC,Ib>Ibs(Ibs:Ib=Ic/β關(guān)系的最大值),此時Ic電流不再受放大倍數(shù)影響而快速上升到最大值,這種工作狀態(tài)即為三極管的飽和導(dǎo)通狀態(tài),此時VCE很小,等同開關(guān)閉合,三極管的工作區(qū)于伏安特性圖左側(cè)三角形陰影的飽和區(qū),等效電路如圖2所示。

③、放大狀態(tài)

以NPN型三極管為例,VBE>0且VB>VE,VBC>0且VB<VC,IC=β*Ib,三極管的工作區(qū)于伏安特性圖中間大面積白色的放大區(qū),三極管工作于放大區(qū)時,Ib對IC有很大的控制作用,此時,需要得到大功率輸出就只能提高基極電流Ib(增大輸入信號電流)或提高三極管的放大倍數(shù)。

通過三極管的伏安特性圖可以看出,在三極管放大區(qū)內(nèi),Ib與Ic是線性關(guān)系且完全受Ib控制,這在信號放大或功率放大電路中,使電路設(shè)計更加簡單精準。


2、應(yīng)用說明:三極管用于信號放大及電流放大,有著無可替代的優(yōu)勢;三極管用于電子開關(guān),雖然三極管在飽和區(qū)時,VCE非常小,即三極管飽和導(dǎo)通時內(nèi)阻非常小,功耗較低,但從關(guān)(截止狀態(tài))到開(飽和狀態(tài))時,是Ib從小到大的線性過程,無法跳躍(三極管伏安特性圖中的負載線),從開啟到關(guān)斷又是一個Ib從大到小的過程,這個過程經(jīng)過放大區(qū)所消耗功率對電子開關(guān)是無用的,這種無用功耗不僅影響電路效率,過程所需時間也嚴重限制了三極管作為開關(guān)的工作頻率。目前,在開關(guān)電路中,因三極管開關(guān)功耗和頻率問題,已逐漸被MOS替代。