电流流向:
NPN PNP
它最主要的功能是电流 放⼤和开关作⽤。Emitter,Base,Collector
NPN管,IC和IB流⼊。电流IE流出管⼦。且IC+IB=IE。 Icb+Ibe=Ice 即βIbe+Ibe=Ice
PNP管,集电极电流IC和基极电流IB流出管⼦。发射极电流IE流⼊管⼦。同样IC+IB=IE。 ⽆论管⼦是否处于放⼤状态,都满⾜IC+IB=IE的电流关系。
只在放⼤状态下,IC=βIB IE=(1+βIB)
三极管最基本的作⽤是放⼤作⽤,它可以把微弱的电信号变成⼀定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量。三极管有⼀个重要参数就是电流放⼤系数β。当三极管的基极上加⼀个微⼩的电流时,在集电极上可以得到⼀个是注⼊电流β倍的电流,即集电极电流。集电极电流随电流的变化⽽变化,并且基极电流很⼩的变化可以引起集电极电流很⼤的变化,这就是三极管的放⼤作⽤。三极管的放⼤作⽤就是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极⾜够⼤的电流的话)如果集电极电流Ic是流过⼀个电阻R的,那么根据电压计算公式U=R*I可以算得,这电阻上电压就会发⽣很⼤的变化。我们将这个电阻上的电压取出来,就得到了放⼤后的电压信号了。
三极管在放⼤信号时,⾸先要进⼊导通状态,即要先建⽴合适的静态⼯作点,也叫 建⽴偏置 ,否则会放⼤失真。
三极管在实际的放⼤电路中使⽤时,还需要加合适的偏置电路。这有⼏个原因。⾸先是由于三极管BE结的⾮线性(相当于⼀个⼆极管),基极电流必须在输⼊电压⼤到⼀定程度后才能产⽣(对于硅管,常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压⼩于0.7V时,基极电流就可以认为是0。但实际中要放⼤的信号往往远⽐0.7V要⼩,如果不加偏置的话,这么⼩的信号就不⾜以引起基极电流的改变(因为⼩于0.7V时,基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上⼀个合适的电流(叫做偏置电流,上图中那个电阻Rb就是⽤来提供这个电流的,所以它被叫做基极偏置电阻),那么当⼀个⼩信号跟这个偏置电流叠
加在⼀起时,⼩信号就会导致基极电流的变化,⽽基极电流的变化,就会被放⼤并在集电极上输出。另⼀个原因就是输出信号范围的要求,如果没有加偏置,那么只有对那些增加的信号放⼤,⽽对减⼩的信号⽆效(因为没有偏置时集电极电流为0,不能再减⼩了)。⽽加上偏置,事先让集电极有⼀定的电流,当输⼊的基极电流变⼩时,集电极电流就可以减⼩;当输⼊的基极电流增⼤时,集电极电流就增⼤。这样减⼩的信号和增⼤的信号都可以被放⼤了。
下⾯说说三极管的饱和情况。像上⾯那样的图,因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值,那么最⼤电流为U/Rc,其中U为电源电压),集电极电流是不能⽆限增加下去的。当基极电流的增⼤,不能使集电极电流继续增⼤时,三极管就进⼊了饱和状态。⼀般判断三极管是否饱和的准则是:Ib*β〉Ic。进⼊饱和状态之后,三极管的集电极跟发射极之间的电压将很⼩,可以理解为⼀个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使⽤:当基极电流为0时,三极管集电极电流为0(这叫做三极管截⽌),相当于开关断开;当基极电流很⼤,以⾄于三极管饱和时,相当于开关闭合。如果三极管主要⼯作在截⽌和饱和状态,那么这样的三极管我们⼀般把它叫做开关管。
如果我们在上⾯这个图中,将电阻Rc换成⼀个灯泡,那么当基极电流为0时,集电极电流为0,灯泡灭。如果基极电流⽐较⼤时(⼤于流过灯泡的电流除以三极管的放⼤倍数β),三极管就饱和,相当于开关闭合,灯泡就亮了。由于控制电流只需要⽐灯泡电流的β分之⼀⼤⼀点就⾏了,所以就可以⽤⼀个⼩电流来控制⼀个⼤电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加,那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极
管未饱和之前)。
但是在实际使⽤中要注意,在开关电路中,饱和状态若在深度饱和时会影响其开关速度,饱和电路在基极电流乘放⼤倍数等于或稍⼤于集电极电流时是浅度饱和,远⼤于集电极电流时是深度饱和。因此我们只需要控制其⼯作在浅度饱和⼯作状态就可以提⾼其转换速度。
1、NPN和PNP主要是电流⽅向和电压正负不同。
2、电流⽅向
NPN是⽤B—E的电流(IB)控制C—B的电流(IC),E极电位最低,且正常放⼤时通常C极电位最⾼,即VC>VB>VE。
PNP是⽤E—B的电流(IB)控制B—C的电流(IC),E极电位最⾼,且正常放⼤时通常C极电位最低,即VC<VB<VE。
3、电压区别
NPN基极加⾼电压即>导通电压(0.7V),be导通,ce也导通,相当于集电极与发射极短路;NPN基极加低电压<;导通电压(0.7V),be 断开截⽌,ce断开截⽌,集电极与发射极开路。也就是不⼯作。
PNP基极加⾼电压<;导通电压(0.7V)eb断开截⽌。集电极与发射极开路,也就是不⼯作。如果基极加低电位>导通电压(0.7V,eb导通,ec也导通集电极与发射极短路。
三极管电路,⼀般不叫正向偏置或反向偏置,都要设置正确的静态⼯作点。正向偏置和反向偏置是针对PN结或⼆极管说的。
正偏置与反偏置
偏置⼀般包括电压电流正向的和反向(负向)例如晶体管构成的放⼤器要做到不失真地将信号电压放⼤,就必须保证晶体管的发射结正偏、集电结反偏。即应该设置它的⼯作点。所谓⼯作点就是通过外部电路的设置使晶体管的基极、发射极和集电极处于所要求的电位(可根据计算获得)。这些外部电路就称为偏置电路(可理解为,设置PN 结正、反偏的电路),偏置电路向晶体管提供的电流就称为偏置电流。
以常⽤的共射放⼤电路说吧,主流是从发射极到集电极的IC,偏流就是从发射极到基极的IB.相对与主电路⽽⾔,为基极提供电流的电路就是所谓的偏置电路。偏置电路往往有若千元件,其中有⼀重要电阻,往往要调整阻值,以使集电极电流在设计规范内。这要调整的电阻就是偏置电阻,
在稳态时(⽆信号)通过电阻为电路提供或泄放⼀定的电压或电流,使电路满偏置: 在电路某点给
⼀个参考分量,使电路能适应⾜⼯作需求,或改善性能。⼯作需要。偏置可以是DC 偏置,也可以是AC 偏置。也可分为电流偏置和电压偏置。常见的是DC 偏置。即电路某点经过⼀个起偏置作⽤的元件接到某个DC电源上。例如单级三极管发射极放⼤电路,⾄少需要⼀个基极偏置电阻。由于三极管放⼤电路经常⽤电流放⼤系数来计算放⼤效果。因此偏置电阻定义为电流偏置电阻,以便于计算和分析。
CMOS 门电路输⼊端,接的上拉电阻或下拉电阻,⼀般可认为是电压偏置电阻。因为通过这个电阻的电流很少,电阻基本上是给门输⼊端⼀个静态参考电压。交流偏置的⼀个典型应⽤例⼦: 录⾳机的交流偏磁
偏置:三极管的⼯作原理是 基极与发射极之间的PN 结称为发射结,基极与集电极之间的PN 结称为集电结。当三极管⼯作在放⼤状态时,我们定义正向偏置电压是PN 结电压,所以发射结是正向偏置电压;NP结相对PN结是反向,所以集电结是反向偏置电压。
对于NPN
当b点电位⾼于e点电位零点⼏伏时,发射结处于正偏状态,⽽C点电位⾼于b点电位⼏伏时,集电结处于反偏状态,集电极电源Ec要⾼于基极电源Eb。
发射结反偏,是截⽌状态;
发射结正偏,集电结反偏,是放⼤状态;
发射结正偏,集电结正偏,是饱和状态。
1偏置是指电路中某点施以⼀定电压,使该点电位从零电位点偏移⾄预定的正电位或负电位。以NPN型三极管为例,处于放⼤状态时要求集电极Vbc反偏,发射极Vbe正偏。正常bc间PN结是b点电位>c点电位,现在要求反偏,因此集电极c点电位要⾼于基极b点电位,Vcb就是反偏电压。
1.如果输⼊⼀个⾼电平,⽽输出需要⼀个低电平时,⾸选择npn。
2.如果输⼊⼀个低电平,⽽输出需要⼀个低电平时,⾸选择pnp。
3.如果输⼊⼀个低电平,⽽输出需要⼀个⾼电平时,⾸选择npn。
4.如果输⼊⼀个⾼电平,⽽输出需要⼀个⾼电平时,⾸选择pnp