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5401貼片三極管 - 基本放大電路

基本放大電路

基本放大電路是放大電路中最基本的結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成復雜放大電路的基本單元。它利用雙極型半導體三極管輸入電流控制輸出電流的特性，或場效應半導體三極管輸入電壓控制輸出電流的特性，實現(xiàn)信號的放大。本章基本放大電路的知識是進一步學習電子技術(shù)的重要基礎。

基本放大電路一般是指由一個三極管或場效應管組成的放大電路。從電路的角度來看，可以將基本放大電路看成一個雙端口網(wǎng)絡。放大的作用體現(xiàn)在如下方面：

1．放大電路主要利用三極管或場效應管的控制作用放大微弱信號，輸出信號在電壓或電流的幅度上得到了放大，輸出信號的能量得到了加強。

2．輸出信號的能量實際上是由直流電源提供的，只是經(jīng)過三極管的控制，使之轉(zhuǎn)換成信號能量，提供給負載。

共射組態(tài)基本放大電路的組成。

共射組態(tài)基本放大電路是輸入信號加在加在基極和發(fā)射極之間，耦合電容器C1和Ce視為對交流信號短路。輸出信號從集電極對地取出，經(jīng)耦合電容器C2隔除直流量，僅將交流信號加到負載電阻RL之上。放大電路的共射組態(tài)實際上是指放大電路中的三極管是共射組態(tài)。

在輸入信號為零時，直流電源通過各偏置電阻為三極管提供直流的基極電流和直流集電極電流，并在三極管的三個極間形成一定的直流電壓。由于耦合電容的隔直流作用，直流電壓無法到達放大電路的輸入端和輸出端。

當輸入交流信號通過耦合電容C1和Ce加在三極管的發(fā)射結(jié)上時，發(fā)射結(jié)上的電壓變成交、直流的疊加。放大電路中信號的情況比較復雜，各信號的符號規(guī)定如下：由于三極管的電流放大作用，ic要比ib大幾十倍，一般來說，只要電路參數(shù)設置合適，輸出電壓可以比輸入電壓高許多倍。uCE中的交流量有一部分經(jīng)過耦合電容到達負載電阻，形成輸出電壓。完成電路的放大作用。

由此可見，放大電路中三極管集電極的直流信號不隨輸入信號而改變，而交流信號隨輸入信號發(fā)生變化。在放大過程中，集電極交流信號是疊加在直流信號上的，經(jīng)過耦合電容，從輸出端提取的只是交流信號。因此，在分析放大電路時，可以采用將交、直流信號分開的辦法，可以分成直流通路和交流通路來分析。

放大電路的組成原則：

1．保證放大電路的核心器件三極管工作在放大狀態(tài)，即有合適的偏置。也就是說發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

2．輸入回路的設置應當使輸入信號耦合到三極管的輸入電極，形成變化的基極電流，從而產(chǎn)生三極管的電流控制關系，變成集電極電流的變化。

3．輸出回路的設置應該保證將三極管放大以后的電流信號轉(zhuǎn)變成負載需要的電量形式（輸出電壓或輸出電流）。

晶體三極管 - 判斷好壞

晶體三極管

晶體三極管是電子電路中最常見的器件之一。但是判定三極管的好壞及極性是初學者常碰到的一個難點。

利用數(shù)字萬用表可以判別三極管的極性和好壞。將數(shù)字萬用表轉(zhuǎn)到二極管擋時，紅表筆代表正電極，用紅表筆去接三極管的某一管腳(假設是基極)，用黑筆分別接另外兩個管腳，如果表的液晶屏上兩次都顯示有零點幾的數(shù)字(鍺管為0．3左右，硅管為0．7左右)，則此管應為NPN管，且紅表筆所接的那一個管腳是基極。如果兩次所顯的為“OL”，則紅表筆所接的那一個管腳便是PNP型管的基極。

在判別出管子的型號和基極的基礎上，可以再判別發(fā)射極和集電極。仍用二極管擋。對于NPN管，令紅表筆接其“B”極，黑表筆分別接另兩個腳上，兩次測得的極間數(shù)字中，其值微高的那一極為“E”極，其值低一些的那極為“C”極。如果是PNP管，令黑表筆接其“B”極，同樣所得數(shù)據(jù)高的為“E”極，數(shù)據(jù)低一些的為“C”極。例如：用紅表筆接C9018的中間那個腳(B極)，黑表筆分別接另外兩個管腳，可得0．719、0．731兩個值。其中0．719為“B與“C”之間的測試值，0．731為“D”與“K”之間的測試值。

判別三極管的好壞時，只要查一下三極管各PN結(jié)是否損壞，通過數(shù)字萬用表測量其發(fā)射極、集電極的正向電壓和反向電壓來判定。如果測得的正向電壓與反向電壓相似且?guī)缀鯙榱?，或正向電壓為?/span>OL”，說明三極管已經(jīng)短路或斷路。

用此法已測得：A1078(PNP)、C3332(NPN)、C9545(NPN)、N222A(NPN)、A733(PNP)、3904、3906及90xx系列，如：9012、9013、9014、9015、9016、9018等晶體管。

測試的三極管都為TO-92封裝。只要環(huán)境溫度在5℃-35℃的條件下測試都正確。文中的“OL”是指萬用表不能正常顯示數(shù)字時出現(xiàn)的一固定符號，出現(xiàn)什么樣的固定符號，要看是使用什么牌子的萬用表而定。如有的萬用表則會顯示一固定符號“1”。本文數(shù)據(jù)為采用FLUKE數(shù)字萬用表測得。

晶體三極管 - 主要特點

晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見電路中有三種接法。為了便于比較，將晶體管三種接法電路

晶體三極管 - 注意事項

大功率三極管

半導體雙極型三極管又稱晶體三極管，通常簡稱晶體管或三極管，它是一種電流控制電流的半導體器件，可用來對微弱信號進行放大和作無觸點開關。它具有結(jié)構(gòu)牢固、壽命長、體積校、耗電省等一系列獨特優(yōu)點，故在各個領域得到廣泛應用。

鍺三極管的增益大，頻率響應好，尤其適用于低壓線路。硅三極管的反向漏電流小，耐壓高，溫度漂移小，且能在較高的溫度下工作和承受較大的功率損耗。

（1）加到管上的電壓極性應正確。PNP管的發(fā)射極對其他兩電極是正電位，而NPN管則是負電位。

（2）不論是靜態(tài)、動態(tài)或不穩(wěn)定態(tài)（如電路開啟、關閉時），均須防止電流、電壓超出最大極限值，也不得有兩項或兩項以上多數(shù)同時達到極限值。

（3）選用三極管主要應注意極性和下述參數(shù)：PCM、ICM、BUCEO、BUEBO、ICBO、β、fT和fβ。因有BUCBO>BUCES>BUCER>BUCEO，因此，只要BUCEO滿足要求就可以了。一般高頻工作時要求fT=(5~10)f，f為工作頻率。開關電路工作時應考慮三極管的開關參數(shù)。

（4）三極管的替換。只要管子的基本參數(shù)相同，就能替換，性能高的可替換性能低的。低頻小功率管，任何型號的高、低頻小功率管都可替換它，但fT不能太高。只要fT符合要求，一般就可以代替高頻小功率管，但應選內(nèi)反饋小的管子，hFE>20即可。對低頻大功率管，一般只要PCM、ICM、BUCEO符合要求即可，但應考慮hFE、UCES的影響。應滿足電路中有特殊要求的參數(shù)（如NF、開關參數(shù)）。此外，通常鍺、硅管不能互換。

（5）工作于開關狀態(tài)的三極管，因BUEBO一般較低，所以應考慮是否要在基極回路加保護線路，以防止發(fā)射結(jié)擊穿；若集電極負載為感性（如繼電器的工作線圈），則必須加保護線路（如線圈兩端并聯(lián)續(xù)流二極管），以防線圈反電動勢損壞三極管。

（6）管子應避免靠近熱元件，減小溫度變化和保證管殼散熱良好。功率放大管在耗散功率較大時，應加散熱板（磨光的紫銅板或鋁板）。管殼與散熱板應緊密貼牢。散熱裝置應垂直安裝，以利于空氣自然對流。

三極管是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間形成的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié),而集電區(qū)與基區(qū)形成的PN結(jié)稱為集電結(jié),三條引線分別稱為發(fā)射極e、基極b和集電極?！　‘?/span>b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結(jié)處于正偏狀態(tài)，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結(jié)處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo?！　≡谥圃烊龢O管時，有意識地使發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子濃度大于基區(qū)的，同時基區(qū)做得很薄，而且，要嚴格控制雜質(zhì)含量，這樣，一旦接通電源后，由于發(fā)射結(jié)正確，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子（電子）極基區(qū)的多數(shù)載流子（控穴）很容易地截越過發(fā)射結(jié)構(gòu)互相向反方各擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發(fā)射結(jié)的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發(fā)射極電流Ie?！　∮捎诨鶇^(qū)很薄,加上集電結(jié)的反偏，注入基區(qū)的電子大部分越過集電結(jié)進入集電區(qū)而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10[%]）的電子在基區(qū)的空穴進行復合，被復合掉的基區(qū)空穴由基極電源Eb重新補紀念給，從而形成了基極電流Ibo根據(jù)電流連續(xù)性原理得：　　Ie=Ib+Ic　　這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：　　β1=Ic/Ib　　式中：β--稱為直流放大倍數(shù)，　　集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：　　β= △Ic/△Ib　　式中β--稱為交流電流放大倍數(shù)，由于低頻時β1和β的數(shù)值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區(qū)分，β值約為幾十至一百多?！　∪龢O管作為電流放大器件，在實際使用中常常利用其電流放大作用，通過電阻轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔谩?/span>

三極管的種類與結(jié)構(gòu)　　三極管分很多種，按功率大小可分為大功率管和小功率管；按電路中的工作頻率可分為高頻管和低頻管；按半導體材料不同可分為硅管和鍺管；按結(jié)構(gòu)不同可分為NPN管和PNP管。無論是NPN型還是PNP型都分為三個區(qū)，分別稱為發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，由三個區(qū)各引出一個電極，分別稱為發(fā)射極（E）、基極（B）和集電極（C），發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)稱為集電結(jié)。其中發(fā)射極箭頭所示方向表示發(fā)射極電流的流向。在電路中，晶體管用字符T表示。具有電流放大作用的三極管，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上具有其特殊性，這就是：其一是發(fā)射區(qū)摻雜濃度大于集電區(qū)摻雜濃度，集電區(qū)摻雜濃度遠大于基區(qū)摻雜濃度；其二是基區(qū)很薄，一般只有幾微米。這些結(jié)構(gòu)上的特點是三極管具有電流放大作用的內(nèi)在依據(jù)。

三極管的特性曲線　　三極管的特性曲線是用來表示各個電極間電壓和電流之間的相互關系的，它反映出三極管的性能，是分析放大電路的重要依據(jù)。特性曲線可由實驗測得，也可在晶體管圖示儀上直觀地顯示出來?！　?/span>1．輸入特性曲線　　晶體管的輸入特性曲線表示了VCE為參考變量時，IB和VBE的關系?！　D1是三極管的輸入特性曲線，由圖可見，輸入特性有以下幾個特點：　　(1)  輸入特性也有一個“死區(qū)”。在“死區(qū)”內(nèi)，VBE雖已大于零，但IB幾乎仍為零。當VBE大于某一值后，IB才隨VBE增加而明顯增大。和二極管一樣，硅晶體管的死區(qū)電壓VT（或稱為門檻電壓）約為0.5V，發(fā)射結(jié)導通電壓VBE =（0.6~0.7）V；鍺晶體管的死區(qū)電壓VT約為0.2V，導通電壓約（0.2~0.3）V。若為PNP型晶體管，則發(fā)射結(jié)導通電壓VBE分別為(-0.6 ~ -0.7)V和(-0.2~ -0.3)V?！　。?/span>2）一般情況下，當VCE >1V以后，輸入特性幾乎與VCE=1V時的特性重合，因為VCE >1V后，IB無明顯改變了。晶體管工作在放大狀態(tài)時，VCE總是大于1V的（集電結(jié)反偏），因此常用VCE≥1V的一條曲線來代表所有輸入特性曲線。　　2.輸出特性曲線　　晶體管的輸出特性曲線表示以IB為參考變量時，IC和VCE的關系，即:　　圖2是三極管的輸出特性曲線，當IB改變時，可得一組曲線族，由圖可見，輸出特性曲線可分放大、截止和飽和三個區(qū)域。 　　（1） 截止區(qū) ：IB = 0的特性曲線以下區(qū)域稱為截止區(qū)。在這個區(qū)域中，集電結(jié)處于反偏，VBE≤0發(fā)射結(jié)反偏或零偏，即VC>VE≧VB。電流IC很小，（等于反向穿透電流ICEO）工作在截止區(qū)時，晶體管在電路中猶如一個斷開的開關?！　。?/span>2） 飽和區(qū) ：特性曲線靠近縱軸的區(qū)域是飽和區(qū)。當VCE<VBE時，發(fā)射結(jié)、集電結(jié)均處于正偏，即VB>VC>VE。在飽和區(qū)IB增大，IC幾乎不再增大，三極管失去放大作用。規(guī)定VCE=VBE時的狀態(tài)稱為臨界飽和狀態(tài)，用VCES表示，此時集電極臨界飽和電流：

三極管的主要參數(shù)　　工作電壓/電流　　用這個參數(shù)可以指定該管的電壓電流使用范圍.　　特征頻率fT　　:當f= fT時,三極管完全失去電流放大功能.如果工作頻率大于fT,電路將不正常工作.　　hFE　　電流放大倍數(shù).　　VCEO　　集電極發(fā)射極反向擊穿電壓,表示臨界飽和時的飽和電壓.　　PCM　　最大允許耗散功率.　　封裝形式　　指定該管的外觀形狀,如果其它參數(shù)都正確，封裝不同將導致組件無法在電路板上實現(xiàn)