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第第页什么是截止、饱和、放大?一文读懂三极管特性曲线
要理解以上输出特性曲线,首先说一下什么是截止、饱和、放大。
1、截止
当发射结小于开启电压,集电结反偏,此时Ib和(Ic)几乎都为零,集电结反向偏置再强也没用,此时Ube太小,发射区不能发送(电子)到基区,或者发送很少电子到基区,也就是不能形成明显集电极(电流)。
2、放大
发射结正向偏置且大于开启电压,集电结反向偏置,此时Ube足够大,能够把大量电子发送到基区,集电结反向偏置能够把大量基区电子吸入集电区,形成明显集电极电流。放大状态下Ib和Ic呈现固定比例关系,如特性曲线所示,具体原理请参考上一篇文章《三极管原理详解》。
3、饱和
截止和放大都好理解,一提到饱和好多人就蒙圈了,什么是饱和?我们一般理解饱和是这样的,Ib增大到一定程度后,Ic不按照固定比例增大,增大程度减小,或者说不增大,就是饱和,这时候Ic不再受Ib控制,三极管失去了电流放大能力。
4、共射特性曲线解读
特性曲线中有三个参数,Ib、Ic、Uce,为了便于理解,我们假设某个参数为定值,进行(电路分析)。
1)假定Ib一定的情况下,人为控制Uce,使Uce逐渐减小或者增大,这里以逐渐减小为例进行分析。
Ib不变,那么Ube基本不变,发射区发送到基区的电子数量基本不变,如果Ucb的反偏电场强度大,那么收集电子的能力就强,几乎所有基区电子都被收集,“有多少吃多少”,这时Ic电流主要取决于发射区送入基区的电子数量,Ib和Ic呈固定比例关系,即,处于放大区。
随着Uce逐渐减小,Ucb也逐渐显小,集电结的收集电子能力减弱,发射区送过来的电子不能全部“吃下”,导致Ic减小。
当Uce电压等于Ube的时候Ucb电压为0,集电结处于临界饱和状态。随着Uce进一步减小,集电结开始正向偏置,三极管饱和失去放大能力。
说的通俗点,集电结就像个“桥”,处于放大状态时,桥上的车辆通行顺畅,随着Uce减小,这个桥变窄了,车流量不变(Ib、Ube不变)的情况下,桥上必然拥堵不堪,通行能力下降(Ic减小)。此时就算增大车流量(Ib、Ube增大)也于事无补,通行能力还是不能提高(Ic不变)。
下图中电路工作点从A位置沿着Ib=1.5mA曲线移动到B位置,刚开始Ic和Ib保持固定的比例关系,即图片中的蓝色箭头位置,和Uce基本不相关。随着Uce的进一步减小,Ic逐渐减小,如红色箭头位置,Ib不变,Ib和Ic的固定比例关系遭到破坏,三极管逐渐趋于饱和。
可以通过以下电路验证:
2)Uce一定的情况下,人为控制Ib,使Ib逐渐增大或者减小,这里以逐渐增大为例进行分析。
随着Ib逐渐增大,Ube同样增大,越来越多的电子从发射区进入基区,如果集电结能够全部吃下这些电子,说明此时处于放大区,Ic取决于Ib(图中的A工作点)。
随着Ib进一步增大,集电区发送到基区的电子越来越多,但Uce不变,Ucb反偏电压减小,集电结收集电子能力下降。
基区电子增多,收集能力下降,慢慢地集电结开始对基区的电子有点力不从心了,集电结不能使所有电子进入集电区,慢慢进入饱和,Ib和Ic固定比例关系被破坏,随着Ib增大,Ic增长放缓,直至不在增长。
Δ1、Δ2、Δ3几乎相等,Ib和Ic呈固定比例关系。
Δ4明显偏小,说明集电结“力不从心”,Ic增长放缓,快饱和了。
可以通过以下电路验证:
3)下面以常见的共射放大电路,进一步介绍特性曲线
以上是常见的共射放大电路,电路中的Ib和Ic、Uce都不是固定不变的。工作点在特性曲线呈现出来的是一条倾斜的轨迹。
如下电路,此时工作点在A点,随着基极电流逐渐增大,Ic也成比例增大,因为集电极和射极(电阻)的存在,Ic增大,导致Uce减小。所以随着Ib增大,工作点在特性曲
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