精講:從實踐和理論兩方麵闡述三極管原理
發布時間:2014-12-20 責任編輯:echolady
【導讀】工程師一定不會陌生三級管開關電dian路lu,對dui於yu他ta們men來lai說shuo,三san極ji管guan是shi他ta們men經jing常chang接jie觸chu的de電dian子zi元yuan器qi件jian,當dang然ran,第di一yi次ci接jie觸chu三san極ji管guan開kai關guan原yuan理li,肯ken定ding需xu要yao進jin行xing歸gui納na總zong結jie,以yi便bian初chu學xue者zhe更geng好hao的de加jia深shen印yin象xiang。

圖1
學(xue)過(guo)能(neng)量(liang)守(shou)恒(heng)定(ding)律(lv)的(de)我(wo)們(men)都(dou)知(zhi)道(dao),能(neng)量(liang)不(bu)會(hui)無(wu)緣(yuan)無(wu)故(gu)的(de)產(chan)生(sheng),所(suo)以(yi)由(you)此(ci)可(ke)見(jian)三(san)極(ji)管(guan)一(yi)定(ding)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)能(neng)量(liang)。它(ta)隻(zhi)是(shi)把(ba)電(dian)源(yuan)的(de)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)信(xin)號(hao)的(de)能(neng)量(liang)罷(ba)了(le)。但(dan)三(san)極(ji)管(guan)厲(li)害(hai)的(de)地(di)方(fang)在(zai)於(yu):它ta可ke以yi通tong過guo小xiao電dian流liu控kong製zhi大da電dian流liu。假jia設she三san極ji管guan是shi個ge大da壩ba,這zhe個ge大da壩ba奇qi怪guai的de地di方fang是shi,有you兩liang個ge閥fa門men,一yi個ge大da閥fa門men,一yi個ge小xiao閥fa門men。小xiao閥fa門men可ke以yi用yong人ren力li打da開kai,大da閥fa門men很hen重zhong,人ren力li是shi打da不bu開kai的de,隻zhi能neng通tong過guo小xiao閥fa門men的de水shui力li打da開kai。所suo以yi,平ping常chang的de工gong作zuo流liu程cheng便bian是shi,每mei當dang放fang水shui的de時shi候hou,人ren們men就jiu打da開kai小xiao閥fa門men,很hen小xiao的de水shui流liu涓juan涓juan流liu出chu,這zhe涓juan涓juan細xi流liu衝chong擊ji大da閥fa門men的de開kai關guan,大da閥fa門men隨sui之zhi打da開kai,洶xiong湧yong的de江jiang水shui滔tao滔tao流liu下xia。如ru果guo不bu停ting地di改gai變bian小xiao閥fa門men開kai啟qi的de大da小xiao,那na麼me大da閥fa門men也ye相xiang應ying地di不bu停ting改gai變bian,假jia若ruo能neng嚴yan格ge地di按an比bi例li改gai變bian,那na麼me,完wan美mei的de控kong製zhi就jiu完wan成cheng了le。
我們可以這樣形容這個過程:這裏我們可以設定Ube是小水流,Uce是(shi)大(da)水(shui)流(liu),人(ren)就(jiu)是(shi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)。當(dang)然(ran),如(ru)果(guo)把(ba)水(shui)流(liu)比(bi)為(wei)電(dian)流(liu)的(de)話(hua),會(hui)更(geng)確(que)切(qie),因(yin)為(wei)三(san)極(ji)管(guan)畢(bi)竟(jing)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)流(liu)控(kong)製(zhi)元(yuan)件(jian)。如(ru)果(guo)水(shui)流(liu)處(chu)於(yu)可(ke)調(tiao)節(jie)的(de)狀(zhuang)態(tai),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)就(jiu)是(shi)三(san)極(ji)管(guan)中(zhong)的(de)線(xian)性(xing)放(fang)大(da)區(qu)。如(ru)果(guo)那(na)個(ge)小(xiao)的(de)閥(fa)門(men)開(kai)啟(qi)的(de)還(hai)不(bu)夠(gou),不(bu)能(neng)打(da)開(kai)大(da)閥(fa)門(men),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)就(jiu)是(shi)三(san)極(ji)管(guan)中(zhong)的(de)截(jie)止(zhi)區(qu)。如(ru)果(guo)小(xiao)的(de)閥(fa)門(men)開(kai)啟(qi)的(de)太(tai)大(da)了(le),以(yi)至(zhi)於(yu)大(da)閥(fa)門(men)裏(li)放(fang)出(chu)的(de)水(shui)流(liu)已(yi)經(jing)到(dao)了(le)它(ta)極(ji)限(xian)的(de)流(liu)量(liang),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)就(jiu)是(shi)三(san)極(ji)管(guan)中(zhong)的(de)飽(bao)和(he)區(qu)。但(dan)是(shi)你(ni)關(guan)小(xiao)小(xiao)閥(fa)門(men)的(de)話(hua),可(ke)以(yi)讓(rang)三(san)極(ji)管(guan)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)從(cong)飽(bao)和(he)區(qu)返(fan)回(hui)到(dao)線(xian)性(xing)區(qu)。如(ru)果(guo)有(you)水(shui)流(liu)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)水(shui)庫(ku)中(zhong),水(shui)位(wei)太(tai)高(gao)(相應與Uce太大),導致不開閥門江水就自己衝開了,這就是二極管的反向擊穿。PN結的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當反向電流和反向電壓的乘積超過PN結容許的耗散功率,直至PN結過熱而燒毀,這種現象就是熱擊穿。電擊穿的過程是可逆的,當加在PN結兩端的反向電壓降低後,管子仍可以恢複原來的狀態。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類,一般兩種擊穿同時存在。電壓低於5-6V的穩壓管,齊納擊穿為主,電壓高於5-6V的穩壓管,雪崩擊穿為主。電壓在5-6V之間的穩壓管,兩種擊穿程度相近,溫度係數最好,這就是為什麼許多電路使用5-6V穩壓管的原因。
學xue過guo模mo電dian的de人ren應ying該gai都dou遇yu到dao過guo,模mo擬ni電dian路lu中zhong一yi般ban閥fa門men是shi半ban開kai的de,通tong過guo控kong製zhi其qi開kai啟qi大da小xiao來lai決jue定ding輸shu出chu水shui流liu的de大da小xiao。沒mei有you信xin號hao的de時shi候hou,水shui流liu也ye會hui流liu,所suo以yi,不bu工gong作zuo的de時shi候hou,也ye會hui有you功gong耗hao。而er在zai數shu字zi電dian路lu中zhong,閥fa門men則ze處chu於yu開kai或huo是shi關guan兩liang個ge狀zhuang態tai。當dang不bu工gong作zuo的de時shi候hou,閥fa門men是shi完wan全quan關guan閉bi的de,沒mei有you功gong耗hao。比bi如ru用yong單dan片pian機ji外wai界jie三san極ji管guan驅qu動dong數shu碼ma管guan時shi,確que實shi會hui對dui單dan片pian機ji管guan腳jiao輸shu出chu電dian流liu進jin行xing一yi定ding程cheng度du的de放fang大da,從cong而er使shi電dian流liu足zu夠gou大da到dao可ke以yi驅qu動dong數shu碼ma管guan。但dan此ci時shi三san極ji管guan並bing不bu工gong作zuo在zai其qi特te性xing曲qu線xian的de放fang大da區qu,而er是shi工gong作zuo在zai開kai關guan狀zhuang態tai(飽和區)。當單片機管腳沒有輸出時,三極管工作在截止區,輸出電流約等於0。在製造三極管時,要把發射區的N型半導體電子濃度做的很大,基區P型半導體做的很薄,當基極的電壓大於發射極電壓(矽管要大0.7V,鍺管要大0.3V)而小於集電極電壓時,這時發射區的電子進入基區,進行複合,形成Ie;但由於發射區的電子濃度很大,基區又很薄,電子就會穿過反向偏置的集電結到集電區的N型半導體裏,形成Ic;基區的空穴被複合後,基極的電壓又會進行補給,形成Ib。
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理論記憶法:
下麵我們來說一下理論記憶法,根據下圖我們可以設定三極管的發射結和集電結均為反向偏置(VBE<0,VBC<0),隻有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個結,故iB≈ 0,iC≈ 0,VCE ≈ VCC,對應於下圖中的A點。這時集電極回路中的c、e極之間近似於開路,相當於開關斷開一樣。BJT的這種工作狀態稱為截止。

圖2

圖3

圖4
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