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1、对三极管放大作用的理解摘要： 对三极管放大作用的理解，切记 一点：能量不会无缘无故的产 生，所以,三极管一定不会产生 能量。三极管是一个电流控制元 件：它可以通过小电流控制大电 流。根据其电流的大小可以判定 、一不同的工作状态。关键词：三极管；电流控制；工作状态 1三种工作状态的特点 11三极管饱和状态下的特点要使三极管处于饱和状态，必须基极电流足 够大，即Is IBs三极管在饱和时，集电极与发射 极间的饱和电压(Uces)很小，根据三极管输出电压与输出电流关系式”畀件重芍菱电善气了输出电流艾系式 盘黑热昂集退蠹 三极管饱和时，基极电流很大，对硅管来说,发射结的饱和压降U BEC =0.7V
2、（楮管U BEC =- 0.3V),而 U CES =0 见,U BE 0,U BC 0,也就是说，发射结和集电结均为 正偏。三极管饱和后，c、E间的饱和电阻RcEs=UcEs/ les, UcEs很小，les最大，故饱和电 阻RcEs很小。所以说三极管饱和后C、E问视为 短路，饱和状态的NPN型三极管等效电路如图1 所示。M殿|状态N簧的伟效 帼t?的等效图1.2 三极管截止状态下的特点 要使三极管处于截止状态，必须基极电流5=0,此时集电极IC=I CEO -0 （I CEO穿 透电流，极小），根据三极管输出电压与输出电流关系式UCE二EC-ICRC,集电极与发射极间的电压U CE - E
3、C三极管截止时，基极电流IB=0,而集电极与发射极间的电压UCEEc可见,U BE 0,U BC 0,也就是说，发射结和集电结均为 反偏。三极管截止后，C、E间的截止电阻Rce=UcE/ lc, UcEs很大,等于电源电压，les极小,C、E间电阻RcE很大，所以，三极管截止后C、E 间视为开路，截止状态的NPN型三极管等效电路 如图1bo1.3 三极管放大状态下的特点要使三极管处于放大状态，基极电流必须为：01以上，U BE 0,U BC 150ft dt nwn1 2540注I材科鞋址正沪气扎A M的艰配范遭中任熹2主剂和EE的物理性幡和隹术捋标项目粘度“朦席仪外出目主,刘10000-12
4、S00L00-L2S调明.懈化W-W0.75-!. 00离隹庚色2确定电路中三极管的工作状态(1 )利用三极管三种工作状态的特点和等效 电路来分析实际电路中三极管的工作状态。例题：图2所示放大电路中，已知EC=12V, R=50,R仁 1kQ,Rb=220kQ,Rc=2K 其 中R.为输入耦合电容在该位置的等效阻抗。问：当输入信号最大值为+ 730mV,最小值为一 730mV时，能否经该电路顺利放大？当3 =15 时，该电路能否起到正常放大作用？分析：当向三极管的基极输入正极性信号 时，其基极电流会增大，容易进入饱和状态：当向 三极管的基极输入负极性信号时，其基极电流会减 小，容易进入截止状态
5、。因此，解决输入信号送入 放大电路能否顺利放大，主要是检查最大值（一般 为正极性）的输入信号、最小值（一般为负极性）的输 入信号是否引起放大电路中三极管进入了饱和状 态、截止状态，如果两种输入信号都没有使三极管 进入饱和、截止状态，那么该范围的输入信号送入 放大电路后能被顺利放大。如果两种输入信号使三 极管进入饱和或截止状态，则不能顺利放大，会引 起信号饱和失真或截止失真。解1:当最大值信号（Ui = + 730mV）输入时，假设 会引起放大电路的三极管进入饱和状态，则等效电 路如图2所示。根据以上计算可知：IB当最小值输入信号(Ui= 730mV)输入时。假设 会引起放大电路的三极管进入截止
6、状态，则等效电 路如图3所示。由 G 3 0 R6 Rc图3根据KVL定律(绕行方向、参考电流方向如图 3), -EC+IRC+IRi+UU=O ,所以，l=(EC-Ui)/(RC+Ri)= : 12- (-0.73) /: (1000+220000)-58 P A,U ce =IRC+EC- 58AX 220000+12V=-0.76V可知：Ube IBs可知，电路中的三极管处于饱 和状态，即该电路不能起到正常放大作用。(2)根据三极管发射结和集电结偏置情况，可以判 别其工作状态：对于NPN三极管，当Ube0时，三极管发射结处于反偏工作，则lb Qm极管工作在截止区； 当晶体三极管发射结处于
7、正偏而集电结处于反偏工作时，三极管工作在放大区，1c随1b近似作 线性变化；当发射结和集电结均处于正偏状态时，三极 管工作在饱和区，1c基本上不随1b而变化，失去 了放大功能。截止区和饱和区是三极管工作在开关状态的 区域。那么各种状态Ube Ube Uce有没有个固定的电压值呢?不同的材料，PN结的势垒电压不一样，楮管约0.3V,硅管约0.7V,不同的制造工艺，不同的 型号也有少量差别，但是基本是这个量级。要知道 准确值，必须查看输入特性曲线(类似于二极管正 向特性曲线)。三极管是电流放大器件，有三个极，分别叫 做集电极3基极B,发射极E。分成NPN和 PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射
8、极放大 电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图 所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基 极电流lb ;把从集电极C流至发射极E的电流叫做 集电极电流1c。这两个电流的方向都是流出发射极 的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的 方向。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），并且基极电流很小的变化，会引起集 电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关 系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的3 倍，即电流变化被放大了 3倍，所以我们把3叫做 三极管的放大倍数（3一般远大于1,例如几十
9、，几 百）。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发 射极之间，这就会引起基极电流lb的变化，lb的 变化被放大后，导致了 1c很大的变化。如果集电 极电流1c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
10、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
11、，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。1输出 鹤忒.STU D AI图 4 m fTiwr三极管的饱和情况。像图4,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：lb*伐1c。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。时，三极 管集电极电流为0
12、 （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。如果我们在图4中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为。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3）,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3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。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）。对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的 地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射 极上面那个箭头方向也反了过来一一变成朝里的 了。三极管有放大、饱和、截止三种工作状态，放 大电路中的三极管是否处于放大状态或处于何种工 作状态，对于学生是一个难点。笔者在长期的教学 实践中发现，只要深刻理解三极管三种工作状态的 特点，分析电路中三极管处于何种工作状态就会容 易得多。