晶體管工作原理圖講解-tft每日頭條

晶體管工作原理圖講解

生活更新时间:2025-01-09 01:26:36

三極管的“開”與“關”

三極管的工作狀态為三種：截止，飽和和放大。三極管的截止和飽和想象成開關的關閉和開啟，下圖為典型的NPN型三極管共發射極放大電路，對于這樣的放大電路，大家需要有這樣的總體理解：

電源EC一方面為輸出信号提供能量，另一方面保證集電極和基極之間為反向偏置，使得三極管工作在放大狀态。

集電極電阻RC一方面限流，同時将集電極電流IC的變化轉換成電壓變化。

基極電壓EB和電阻RB使得三極管的基極和發射極之間為正向偏置，并提供合适的基極電流IB，使得三極管工作在合适的工作點，不會造成放大信号的失真。

耦合電容C1隔斷放大電路與信号源之間的直流通路，C2隔斷放大電路與負載之間的直流通路，同時使得需要被放大的交流信号幾乎無阻礙的通過放大電路。

晶體管工作原理圖講解（三極管的放大）1

1.基極電壓VB

分壓電路得到三極管基極電壓VB（三極管的輸入電阻Rin遠遠大于R2，因此兩者并聯之後的阻值幾乎等于R2），很明顯三極管基極電壓VB等于VCC*R2/(R2 R1)。

2.集電極電流IC

知道基極電壓VB之後，由于三極管處于放大狀态，此時發射極電壓VE=VB-VBE同時也就知道了發射極電流IE。由基爾霍夫電流定律可知發射極電流=基極電流集電極電流（因為集電極電流遠遠大于基極電流），因此可以确定集電極電流IC的大小。

3.集電極電壓VC

顯然集電極電壓VC=VCC-IC*RC，且集電極和發射極之間的電壓VCE=VC-VE，結合這兩條公式可以得出集電極電流IC和集電極-發射機之間電壓VCE之間的函數關系（也就是三極管的靜态特性），将這條靜态特性直線和三極管的輸出特性曲線結合，就可以很直觀的看出靜态工作點。

晶體管工作原理圖講解（三極管的放大）2

靜态工作點與放大信号的失真

NPN型三極管共發射極放大電路，首先就是選擇合适的偏置電阻以得到合适的基極電壓VB，其次就是選擇合适的集電極電阻RC和發射極電阻RE，确定三極管的負載特性，以此得到合适的靜态工作點Q。此時基極電流IB的微小變化，通過三極管的放大作用使得集電極電流IC以一定的放大倍數同相變化，而集電極電壓随着基極電流IB的微小變化呈現反相變化（VC=VCC-IC*RC）。

晶體管工作原理圖講解（三極管的放大）3

如圖所示，假設初始狀态時确定了靜态工作點為Q2，且所需方法的信号呈現正弦變化，因此三極管基極的電流IB也呈現正弦的變化。

在km階段，基極電流IB逐漸增大，同時集電極電流IC也以正弦波的形式逐漸增大（同一時刻的IC和IB的比值也就是放大倍數不變）；

當基極電流IB增大到36uA時，此時三極管的靜态工作點就變成了Q3，集電極電流到達m1點為5.6mA，集電極和發射極之間的電壓VCE到達m2點為1.05V。

飽和失真

晶體管工作原理圖講解（三極管的放大）4

如圖所示，初始狀态時三極管的靜态工作點Q已經比較靠近飽和端了，還是以被放大信号為正弦波為例。當基極電流IB随着所需放大的信号逐漸增大時，三極管集電極電流IC達到飽和值，此時相當于正弦波的波峰被截掉了一部分，反映到輸出的放大信号即波谷被截掉了，這就是三極管靜态工作點過高導緻的放大信号飽和失真。

同樣可以分析，若初始狀态時三極管的靜态工作點Q已經比較靠近截止端了，當基極電流IB随着所需放大的信号逐漸減小時，三極管進入截止區域此時集電極電流IC幾乎為零，相當于正弦波的波谷被截掉了一部分，輸出的放大信号最大為VCC，這就是三極管靜态工作點過低導緻的放大信号截止失真。

晶體管工作原理圖講解（三極管的放大）5

因此理想的三極管靜态工作點，是盡量确定在三極管的DC負載直線中點，即讓三極管的集電極-發射極之間的電壓VCE=VCC/2，結合兩條經驗公式VC=VCC/2和RC=10RE，即可确定較理想的三極管放大電路的靜态工作點。

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