图说三极管的三个工作状态

,.抛开三极管内部空穴和电子的运动，还是那句话只谈应用不谈原理，希望通过下面的“图解”让初学者对三极管有一个形象的认识。三极管是一个以b(基极)电流Ib来驱动流过CE的电流Ic的器件，它的工精品文档放心下载作原理很像一个可控制的阀门。图1左边细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大，就可允许较大红色的水流通过这个阀门。当蓝色水流越大，也就使大管中红色的水流更大。如果放大倍数是100，那么当蓝色小水流为1千克/小时，那么就允许大管子流过100千克/小时的水。三极管的原理也跟这个一样，放大倍数为100时，当Ib(基极电流)为1mA时，就允许100mA的电流通过Ice。感谢阅读有了这个形象的解释之后，我们再来看一个单片机里常用的电路。谢谢阅读2,.我们来分析一下这个电路，如果它的放大倍数是100，基极电压我们不计。基极电流就是10V&pide;10K=1mA，集电极电流就应该是100mA。根据欧姆定律，这样Rc上的电压就是0.1A×50Ω=5V。那么剩下的5V就吃在了三极管的C、E极上了。好!现在我们假如让Rb为1K，那么基极电流就是10V&pide;1K=10mA，这样按照放大倍数100算，Ic就是不是就为1000mA也就是1A了呢?假如真的为1安，那么Rc上的电压为1A×50Ω=50V。啊?50V!都超过电源电压了，三极管都成发电机了吗?其实不是这样的。见下图：精品文档放心下载图3我们还是用水管内流水来比喻电流，当这个控制电流为10mA时使主水管上的阀开大到能流过1A的电流，但是不是就能有1A的电流流过呢?不是的，因为上面还有个电阻，它就相当于是个固定开度的阀门，它串在这个主水管的上面，当下面那个可控制的阀开度到大于上面那个固定电阻的开度时，水流就不会再增大而是等于通过上面那个固定阀开度的水流了，因此，下面的三极管再开大开度也没有用了。因此我们可以计算出那个固定电阻的最大电流10V/50Ω=0.2A也就是200mA。就是说在电路中三极管基极电流增大集电极的电流也增大，当基极电流Ib增大到2mA时，集电极电流就增大到了200mA。当基极电流再增大时，集电极电流已不会再增大，就在200mA不动了。此时上面那个电阻也就是起限流作用了。感谢阅读,.上面讲的三极管是工作在放大状态，要想作为开关器件来应用呢?毫无疑问三极管必须进入饱和导通和截止状态。图4所示的电路中，我们从Q的基极注入电流IB，那么将会有电流流入集电极，大小关系为：IC=βIB。而至于精品文档放心下载BJT发射结电压VBE，我们说这个并不重要，因为只要IB存在且为正值时，这个结电压便一定存在并且基本恒定(约0.5～1.2V，一般的管子取0.7V左右)，也就是我们所讲的发射结正偏。既然UBE是固定的，那么，如果BJT基极驱动信号为电压信号时，就必须在基极串联一个限流电阻，如图5。此时，基极电流为IB=(Ui-UBE)/RB。一般情况省略RB是不允许的，因为这样的话IB将会变得很大，造成前级电路或者是BJT的损坏。感谢阅读图4、图5接下来进入我们最关心的问题：RB如何选取。前面说到过IC=βIB，为了使晶体管进入饱和，我们必须增加IB，从而使IC增大，RC上的压降随之增大，直到RC上几乎承受了所有的电源电压。此时，UCE变得很小，约0.2～0.3V(对于大功率BJT，这个值可能达到2～3V)，也就是我们所说的饱和压降UCE(sat)。如果达到饱和时，我们忽略UCE(sat)，那么就有IC*RL=β*IB*RL=Vcc。也就是只要保证IB≥IC/β或IB≥Vcc/(βRL)时，晶体管就能进入饱和状态。我们看这样一组数据：Vcc=5V，β=200，RL=100Ω。那么要求IB谢谢阅读,.≥5/(200×100)A=0.25mA。如果Ui=5V，那么取RB≤(Ui-UBE)/IB≈(5-谢谢阅读0.7)/0.25kΩ=17.2kΩ就能满足要求了。但是，实际上，对于这种情况，如果取一个10kΩ以上的电阻都可能导致BJT无法进入饱和状态。这是为什么呢?谢谢阅读因为我们的器件不是理想的，我们在来看下面一个图。这是我们常用的一款小信号BJT，型号为MMBT3904的直流电压增益曲线。从图中可以看出，BJT的共射极直流电压增益hFE(也就是通常意义下的β)不仅是温度的函数，而且与集电极电流有关。在一定的集电极电流范围内，hFE基本为常数;当集电极电流大于一定值时，hFE将急剧下降。产生这一现象感谢阅读的机理我们在这里就不讨论了。我们在使用BJT作为开关时，大多数情况下用于驱动外部负载，如LED、继电器等，这些负载的电流一般较大，此时hFE已经下降到远小于我们计算时使用的那个值。如前面的例子，如果这个BJT为MMBT3904，集电极电流达到近50mA，此时的β(或hFE)已经下降到只要精品文档放心下载左右了，计算基极电阻时使用的β也应该取100而不是200。谢谢阅读而实际应用中，IB并不是越大越好，因为IB对外电路来说是没有实质作精品文档放心下载用的，它仅仅是维持BJT可靠导通的必要条件。IB越大，驱动部分的损耗也就越大，从而降低了电路的效率。而且IB越大还会影响三极管的开关速率，这个我们后面再深究。精品文档放心下载电子元件基础之三极管静态工作点我们都知道，三极管的工作状态有三个，截止区，放大区，饱和区。那么三极管工作在什么工作状态是由什么决定的呢?是由基极电流(Ib)来决定的,和其他因素完全没有关系。谢谢阅读如果Ib=0，则三极管工作在截止区。如果0<Ib×β<饱和电流，则三极管工作在放大区。谢谢阅读如果饱和电流虽然说三极管的工作状态是由基极电流决定的，但是能够影响基极电流的因素就有几个，其中最重要的就是静态工作点。感谢阅读在放大电路中，当有信号输入时，交流量与直流量共存。那什么是三极管的静态工作点呢?三极管静态工作点就是输入信号为零时，电路处于直流工作状态，这些电流、电压的数值可用BJT特性曲线上一个确定的点表示，该点习惯精品文档放心下载,.上称为静态工作点Q。用我们的大俗话就是三极管处于静态工作状态的时候的基极电流。就是当没有交流信号输入到基极的时候，三极管的基极电流。精品文档放心下载静态工作点是怎样影响三极管的呢?静态工作点直接就会影响三极管的基极电流,从而影响三极管工作在什么区域。如果静态工作点靠近饱和区,那么就很有可能部分的交流信号进入饱和区,没有进行放大,造成饱和失真。如果静态工作点靠近截止区,那么也很有可能有部分的交流信号进入截止区,造成截止失真。精品文档放心下载那什么因素会影响静态工作点呢?影响静态工作点的因素有很多,最突出的两个就是偏置电阻和温度。如果偏置电阻过大,那么造成基极电流较小,静态工作点比较靠近截止区.如果偏置电阻过小,那么造成基极电流较大,静态工作点比较靠近饱和区。所以偏置电阻的选择很重要,另外的一个重要因素是温度.大家都知道,温度的升高会造成半导体器件的导电性能增强,对于三极管来讲,就是放大倍数的增加。所以也就产生了,很多种的抑制静态工作点漂移的电路了。谢谢阅读电子元件基础—MOS管平时在实验室常用的器件还是三极管相对较多，对MOS管用得甚少，今谢谢阅读11月份雨滴科技有限公司寄来了六套STM32DEMO_V1.2评估板，板子上面就有几颗MOS管，为了更好认识MOS管，在课本和网上查了许多资料，现在整理出来给大家分享。精品文档放心下载由于水平有限在这儿我们只谈应用不谈原理。我们知道MOS管有P沟道和N沟道之分，给出一个MOS的电路符号，你是怎么判断它是N沟道，还是谢谢阅读P沟道?下面我们就来看图1这颗MOS管电路符号。精品文档放心下载,.图1请问：哪个脚是S(源极)、哪个脚是G(栅极)哪个脚是D(漏极)?D和S，是N沟道还是P沟道MOS?1脚和3脚之间存在一个二极管，这个二极管有什么作用?如果接入电路，一般哪个接输入哪个接输出?谢谢阅读MOS三个极怎么判断图2图3寄生二极管,.在图1我们看到D极和S极之间存在着一个二极管，这个二极管叫寄生二极管。MOS的寄生二极管怎么来的呢?翻开大学里的模拟电路书里面并没有寄生二极管的介绍。在网上查了一番资料才知道，它是由生产工艺造成的，大功谢谢阅读MOS管漏极从硅片底部引出，就会有这个寄生二极管。小功率MOS管例如集成芯片中的MOS管是平面结构，漏极引出方向是从硅片的上面也就是与源极等同一方向，没有这个二极管。模拟电路书里讲得就是小功率MOS管的结构，所以没有这个二极管。但D极和衬底之间都存在寄生二极管，如果是单个晶体管，衬底当然接S极，因此自然在DS之间有二极管。如果在IC里面，感谢阅读N—MOS衬底接最低的电压，P—MOS衬底接最高电压，不一定和S极相连，所以DS之间不一定有寄生二极管。那么寄生二极管起什么作用呢?当电路中产生很大的瞬间反向电流时，可以通过这个二极管导出来，不至于击穿这个MOS管。(起到保护MOS管的作用)感谢阅读寄生二极管方向判定图4MOS管的应用,.开关作用我们笔记本主板上用得最多的电子器件便是MOS管，可见MOS管在低功耗方面应用得非常广泛，MOS管都有哪些应用呢?先来看下面的原理图谢谢阅读图5相信你从图5可以看出MOS管在电路中的作用了吧，以上的MOS开关实现的是信号切换(高低电平的切换)，那么MOS在电路中要实现开关作用应该满足什么条件呢?还有前面提过MOS管接入电路哪个极接输入哪个极接输出(提示：寄生二极管是关键)?我们先看MOS管做开关时在电路的接法。精品文档放心下载,.图6想一想为什么是这样接呢?反过来接行不行?那是不行的。就拿NMOS管来说S极做输入D极做输出，由于寄生二极管直接导通，因此S极电压可以无条件到D极，MOS管就失去了开关的作用，同理PMOS管反过来接同样失去了开关作用。接下来谈谈MOS管的开关条件，我们可以这么记，不论是P沟道还是N沟道，G极电压都是与S极电压做比较：精品文档放心下载N沟道：UG>US时导通。(简单认为)UG=US时截止。精品文档放心下载P沟道：UG但UG比US大(或小)多少伏时MOS管才会饱和导通呢?这要看具体的MOS管，不同的MOS管要求的压差不同。比如笔记本上用于信号切换的MOS管：N7002，2N7002E，2N7002K，2N7002D，FDV301N等。UG比US大3V---5V即可。谢谢阅读隔离作用如果我们想实现线路上电流的单向