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一、三极管的使用
一般可以当做开关管来使用,也可以利用三极管的放大特性,来搭建恒流源,恒压源等等,三极管当做开关管来使用的话,三极管输出的是高、低、高、低的方波信号
BUCK电源的开关频率在65KHz,也就是回路中的开关每秒钟开关6.5万次 ,使用人的手指去拨动机械开关的话,是达不到这样的速度的,就需要使用电子开关了,而电子开关是通过电流或者电压来控制电路的导通和关闭的,三极管就是一种电子式的开关
二、三极管的种类
三极管有两种类型:
NPN型
、
PNP型
。
1、NPN
习惯上把它称为N型三极管
对于上面的N型三极管来说,红色箭头所示的这个地方,可以看做是一个二极管
二极管的符号像不像一个箭头
下图是三极管的三个电极:分别是:B极,E极,C极
B极到E极之间相当于一个二极管,B极是二极管的正极,E极是二极管的负极
B极又叫做基极,C极又叫做集电极,E极又叫做发射极
那么,我们看,对于下面的N型三极管,既然BE极之间相当于一个二极管的话。
我们在BE极上加一个电源,当电源电压高于0.7V的时候,BE极之间这个二极管就导通了。
但是,当E极电位高于B极电位的时候,BE之间的二极管就反向截止了。
也就是说,和二极管一样,BE极之间也是具有单向导电性的
N型三极管是依靠BE极之间的电流Ibe来控制CE极之间的导通与断开的。
这里的
BE极之间的电流既可以用Ibe来表示
,也
可以用Ib
来表示
对于
N型三极管来说
,这个
控制信号必须是从B流向E的电流
。
三极管是流控流型
的器件,它的
Ib电流是可以控制Ic电流
的,Ib电流控制Ic电流,所以三极管是流控流型的器件。
可以说,
Ic电流把Ib电流放大了
,就像一个喇叭,具有放大的作用,Ib和Ic是有一个放大关系的,一般我们使用一个叫做放大倍数的参数来描述这个放大关系,
放大倍数用β表示,读作“贝塔
”,用公式表示的话,
就是Ib*β = Ic
,不同的三极管,放大倍数是不同的 ,
一般情况下,β是在30~300这样子的一个区间,
三极管的型号不同,三极管的放大倍数也不同。
这里需要注意的是,即使是同一个型号的三极管,它的放大倍数也有差异,也就是做不到一致性很好
放大倍数如何在datasheet上寻找
2、PNP
下面这幅图是P型三极管,或者说是PNP型三极管
和N管一样,
P管也是Ib控制Ic。
P管的电流怎么流的,下面是P管的电流流向
不管是N管还是P管,电流方向总是和箭头方向相同
上面这两个管子,首先,Ib电流方向和箭头方向相同,Ic电流方向也很好判断,也是看箭头方向
对左边的N管来说,Ic电流从集电极流向发射极,对右边的P管来说,Ic电流从发射极流向集电极
3、原理图符号
NPN型的三极管叫N管,PNP型的三极管叫P管
4、继续以N管讲解
三极管的导通电压(Ube>0.7V)
三极管
要想导通
,
就得有Ib电流
,如果没有Ib电流,三极管是截止的,有Ib电流,需要满足对于N管,要让BE极之间的电压差大于0.7V,BE之间的电压差大于0.7V,BE之间的二极管就导通了,也就是三极管就导通了
给三级管的BE极之间加上电压,BE极之间形成回路了,电流可以在这个回路中流通了,上面这个回路,还
缺少限流电阻
,
不然电流I=U/R,电阻R=0,电流就非常大了,
这个回路中加一颗电阻,这样就构成了源、回路、阻抗了。
三极管的截至电压(Ube<0.7V)
假如电源的电压是0.6V的话,请问回路中有Ib电流吗?是的,没有。
要想让二极管导通,
电压必须要 > 0.7V
,而三极管的BE极之间就可以看成一个二极管,所以,三极管的导通条件是BE极之间的电压差Vbe > 0.7V,但是当Ib回路导通时,Vbe就会被钳位在0.7V,这是二极管的钳位特性,三极管的BE极导通压降Vbe和放大倍数β一样,也是有差异的,为了交流方便,就认为BE的钳位电压是0.7V
三、三极管的三种状态
一种是放大状态,一种是饱和状态,一种是截至状态。
四、如何判断三极管的状态
判断三极管是放大状态还是饱和状态,就要
判断Ib电流和Ic电流是不是满足β 倍的关系
,
如果满足
Ib*β = Ic
,那么就是
放大状态
。
如果
Ib*β ≠ Ic
,就是
饱和状态
。
五、三极管的钳位特性
电阻分压完后,A点点位为0.5V,Ur2=0.5/(0.5+9.5)*10=0.5V 三极管截至。
此时A点点位为5V。
接入三极管后,三极管导通,
由于三极管的钳位特性,Ube的电压为0.7V,会把A点电位钳位在0.7V
。
R1电流为,R1分得的电压为10-0.7=9.3V,电流为Ir1=9.3/5=1.86ma。
R2电流为,R2和三极管并联所以电压相等为0.7V,Ir2=0.7/5=0.14ma
三极管的电流为,Ir1-Ir2=1.72ma。
六、三极管Ib电流计算
输入为2.7V,所以三极管会导通,A点电位为0.7V,R1电阻的分压为2V,电阻和三极管串联,电流处处相等,所以Ib=Ir1=2V/100K=0.02ma。
七、三极管集电极电压,三极管Uce电压计算
当放大倍数为β=100,如果三极管工作在放大状态就满足Ic=β*Ib,
U2=I*R=2ma*5K=10V
。
Uce=输入电压-U2=12.3-10=2.3V
。
电阻R2和三极管的CE极,可以看成是串联分压
.
八、三极管Rce计算
把三极管的CE极等效为右边的电阻,就相当于Rce和R2两个电阻串联分压。
Rce=U/I=2.3V/2ma=1.15K
。
九、例子
饱和状态例子
当R1为80K,Ib电流为,2/80=0.025ma,Ic电流为=0.025ma*100=2.5ma。
R2电压为 U2=I*R=2.5ma*5K=12.5V
。
此时发现集电极输入电压为12.3V,不满足刚刚推算出来的电压,所以三极管工作在饱和状态。
放大状态的Imax=12.3-0.7/5K=2.32ma,饱和状态的Imax=12.3-0.3/5K=2.4ma。
所以三极管,R1电阻从100K下降为80K的过程,Ib电流从0.02ma上升到0.025ma,Ic电流从2ma上升到2.4ma这个过程中,原本是可以满足β倍的放大关系,到超过2.4ma后就不再满足了。
所以当放大完的Ic不满足放大状态的Imax的时候,三极管这个时候的状态为饱和状态,Ic≠β*Ib,当Ic不满足饱和后的电流,这个时候称为深度饱和状态。