通俗易懂的三极管工作原理Word文档格式.docx
- 文档编号:21011355
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:203.29KB
通俗易懂的三极管工作原理Word文档格式.docx
《通俗易懂的三极管工作原理Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通俗易懂的三极管工作原理Word文档格式.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
当发射结无电压或施加电压在门限电压以下,相当于闸门关紧时,水未从水龙头底部通过水嘴流出来。
此时,ec之间电阻值无穷大,ec之间的电流处于截止状态,或者说是开关的OFF状态。
②如图2.20(b)所示:
当对发射结施加电压在门限电压范围时(以硅管0.7V左右为例),相当于闸门松动一点点,从水龙头底部通过水嘴流出的水成滴答状态。
此时,ec之间的电阻值也下降了一点点。
③如图2.20(c)所示:
当对发射结施加电压在0.8V时,相当于闸门已打开三分之一的状态时,水龙头底部已经可以有三分之一的水通过水嘴流出来了,此时,ec之间的电阻值也下降了三分之一,ec之间的电流处于调控或者说是放大状态。
④如图2.20(d)所示:
当对发射结施加电压在0.9V时,相当于闸门已打开三分之二的状态时,水龙头底部已经可以有三分之二的水通过水嘴流出来了,此时,ec之间的电阻值也下降了三分之二,ec之间的电流处于调控或者说是放大状态。
图2-20 三极管放大原理参考示意图
⑤如图2.20(e)所示:
当对发射结施加电压在1V或者1V以上时,相当于闸门已完全打开的状态时,水龙头底部所有的水已经可以通过水嘴流出来了,此时,ec之间的电阻值也下降为“0”,或者说很小,可以或略不计,ec之间的电流处于饱和状态,或者说是开关的ON状态。
极管的工作原理(形象解释)<
27
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。
但三极管厉害的地方在于:
它可以通过小电流去控制大电流。
放大的原理就在于:
通过小的交流输入,控制大的静态直流。
假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。
小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。
所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。
如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。
在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。
当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。
如果某一天,天气很旱,江水没有了,也就是大的水流那边是空的。
管理员这时候打开了小阀门,尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门,并使之开启,但因为没有水流的存在,所以,并没有水流出来。
这就是三极管中的截止区。
饱和区是一样的,因为此时江水达到了很大很大的程度,管理员开的阀门大小已经没用了。
如果不开阀门江水就自己冲开了,这就是二极管的击穿。
在模拟电路中,一般阀门是半开的,通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。
没有信号的时候,水流也会流,所以,不工作的时候,也会有功耗。
而在数字电路中,阀门则处于开或是关两个状态。
当不工作的时候,阀门是完全关闭的,没有功耗。
三极管的工作原理及检测方法
2009-09-2320:
34
三极管的工作原理
三极管是电流放大器件,有三个极,分别叫做集电极C,基极B,发射极E。
分成NPN和PNP两种。
我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。
一、电流放大
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Ib;
把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。
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β倍,即电流变化被放大了β倍,所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1,例如几十,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Ib的变化,Ib的变化被放大后,导致了Ic很大的变化。
如果集电极电流Ic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。
二、偏置电路
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,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。
三、开关作用
下面说说三极管的饱和情况。
像上面那样的图,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:
Ib*β〉Ic。
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0时,三极管集电极电流为0(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。
四、工作状态
如果我们在上面这个图中,将电阻Rc换成一个灯泡,那么当基极电流为0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β),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β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0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——变成朝里的了。
---------------------------------------------------------------------------------------------
检测三极管的口诀
三极管的管型及管脚的判别是电子技术初学者的一项基本功,为了帮助读者迅速掌握测判方法,笔者总结出四句口诀:
“三颠倒,找基极;
PN结,定管型;
顺箭头,偏转大;
测不准,动嘴巴。
”下面让我们逐句进行解释吧。
一、三颠倒,找基极
大家知道,三极管是含有两个PN结的半导体器件。
根据两个PN结连接方式不同,可以分为NPN型和PNP型两种不同导电类型的三极管,图1是它们的电路符号和等效电路。
测试三极管要使用万用电表的欧姆挡,并选择R×
100或R×
1k挡位。
图2绘出了万用电表欧姆挡的等效电路。
由图可见,红表笔所连接的是表内电池的负极,黑表笔则连接着表内电池的正极。
假定我们并不知道被测三极管是NPN型还是PNP型,也分不清各管脚是什么电极。
测试的第一步是判断哪个管脚是基极。
这时,我们任取两个电极(如这两个电极为1、2),用万用电表两支表笔颠倒测量它的正、反向电阻,观察表针的偏转角度;
接着,再取1、3两个电极和2、3两个电极,分别颠倒测量它们的正、反向电阻,观察表针的偏转角度。
在这三次颠倒测量中,必然有两次测量结果相近:
即颠倒测量中表针一次偏转大,一次偏转小;
剩下一次必然是颠倒测量前后指针偏转角度都很小,这一次未测的那只管脚就是我们要寻找的基极(参看图1、图2不难理解它的道理)。
二、PN结,定管型
找出三极管的基极后,我们就可以根据基极与另外两个电极之间PN结的方向来确定管子的导电类型(图1)。
将万用表的黑表笔接触基极,红表笔接触另外两个电极中的任一电极,若表头指针偏转角度很大,则说明被测三极管为NPN型管;
若表头指针偏转角度很小,则被测管即为PNP型。
三、顺箭头,偏转大
找出了基极b,另外两个电极哪个是集电极c,哪个是发射极e呢?
这时我们可以用测穿透电流ICEO的方法确定集电极c和发射极e。
(1)对于NPN型三极管,穿透电流的测量电路如图3所示。
根据这个原理,用万用电表的黑、红表笔颠倒测量两极间的正、反向电阻Rce和Rec,虽然两次测量中万用表指针偏转角度
都很小,但仔细观察,总会有一次偏转角度稍大,此时电流的流向一定是:
黑表笔→c极→b极→e极→红表笔,电流流向正好与三极管符号中的箭头方向一致(“顺箭头”),所以此时黑表笔所接的一定是集电极c,红表笔所接的一定是发射极e。
(2)对于PNP型的三极管,道理也类似于NPN型,其电流流向一定是:
黑表笔→e极→b极→c极→红表笔,其电流流向也与三极管符号中的箭头方向一致,所以此时黑表笔所接的一定是发射极e,红表笔所接的一定是集电极c(参看图1、图3可知)。
四、测不出,动嘴巴
若在“顺箭头,偏转大”的测量过程中,若由于颠倒前后的两次测量指针偏转均太小难以区分时,就要“动嘴巴”了。
具体方法是:
在“顺箭头,偏转大”的两次测量中,用两只手分别捏住两表笔与管脚的结合部,用嘴巴含住(或用舌头抵住)基电极b,仍用“顺箭头,偏转大”的判别方法即可区分开集电极c与发射极e。
其中人体起到直流偏置电阻的作用,目的是使效果更加明显。
转自:
三极管开关电路工作原理解析
图一所示是NPN三极管的共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3种工作区域:
截止区(CutoffRegion)、线性区(ActiveRegion)、饱和区(SaturationRegion)。
三极管是以B极电流IB作为输入,操控整个三极管的工作状态。
若三极管是在截止区,IB趋近于0(VBE亦趋近于0),C极与E极间约呈断路状态,IC=0,VCE=VCC。
若三极管是在线性区,B-E接面为顺向偏压,B-C接面为逆向偏压,IB的值适中(VBE=0.7V),
IC=hFEIB
呈比例放大,Vce
=Vcc-RcI
c=V
cc-Rc
hFEIB可被IB操控。
若三极管在饱和区,IB很大,VBE=0.8V,VCE=0.2V,VBC=0.6V,B-C与B-E两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2V电位落差的通路,可得Ic=(Vcc-0.2)/Rc
,Ic与IB无关了,因此时的IB大过线性放大区的IB值,
Ic<
hFE
IB
是必然的。
三极管在截止态时C-E间如同断路,在饱和态时C-E间如同通路(带有0.2V电位降),因此可以作为开关。
控制此开关的是IB,也可以用VBB作为控制的输入讯号。
图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态,及其对应的等效电路。
图1
NPN三极管共射极电路
图2
共射极电路输出特性曲
图3、截止态如同断路线图
图4、饱和态如同通路
实验:
三极管的开关作用
简单三极管开关:
电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号VIN从0调到最大(等分为约20个间隔),观察并记录对的VOUT以及LED的亮度。
当三极管开关为断路时,VOUT=VCC
=12V,LED不亮。
当三极管开关通路时,VOUT
=0.2V,LED会亮。
改良三极管开关:
因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。
为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。
同样将输入信号VIN从0调到最大(等分为约20个间隔),观察并记录对应的VOUT以及LED的亮度。
图5、简单开关三极管电路图
图6、改良三极管开关电路-达林顿电路图
以上可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用,如果条件允许也可用来控制加热设备。
可见开关三极管只是一个笼统的概念,不过市面上也有少数的专用开关三极管出售.
电子制作入门知识百题
收藏此信息推荐给好友2009-4-22来源:
机电商情网
一、电的基础知识
1、电是什么?
电有几种?
电有何重要特性?
电是最早从“摩擦起电”现象中表现出来实物的一种属性。
电有正负两种。
“同性相斥,异性相吸”是电的重要特性。
2、如何理解“电是实物的一种属性”?
电来源于实物本身一般情况,实物本身就存在等量的正负电荷,因而不显示电的特性;
由于某种原因当实物失去或得到某种电荷,对外才会显示电的特性。
3、“摩擦起电”是物体变成带电状态的唯一方法,请说明?
不对。
除了摩擦之外,受热、化学变化等其它原因都可能使物体变成带电状态。
4、什么是导体和绝缘体?
举例说明。
容易导电的物体叫导体;
极不容易导电的物体叫绝缘体。
金属物和带杂质的水溶液都是导体;
塑料、空气、干燥的木头是绝缘体。
5、塑料棒与羊毛摩擦后能吸起小纸绡,而金属物不能,所以金属物无法“摩擦起电”,对吗?
为什么?
不对,金属物同样可以“摩擦起电”只是因为金属为良导体,电荷很快通过人体对地放电中和,所以不显示带电状态。
6、各种导体导电性能都一样吗?
不一样。
例如铜的导电性能比铝好,铝的导电性能又比铁好。
而带杂质的水溶液的导电性能较差,但还是属于导体。
7、导体为什么容易导电?
而绝缘体不容易导电?
导体存在可以移动的电荷,绝缘体中可以移动的电荷极少所以导体容易导电,而绝缘体不容易导电。
8、绝缘体在任何情况下都不导电吗?
如空气在电压达到一定强度,就会被电离变成导体。
雷电就是空气在高压静电下突然变成导体的自然现象。
9、什么叫“击穿”现象?
原来是绝缘体的物质处在高压电场下变成了导体,这一现象称为“击穿现象”,雷电就是空气被高压静电击穿的一种现象。
10、人体为什么也会导电?
人体含有大量的溶解有其他物质的水溶液,因此也会导电。
11、电流是怎样形成的?
导体中能够自由移动的电荷在外电力的作用下,进行有规则的移动,就形成电流。
12、表示电流大小的单位是用哪位科学家的名字来命名的他的主要贡献是什么?
表示电流大小的单位是用法国科学家安培的名字来命名。
安培的主要贡献是研究确定了电流与磁场之间的作用力关系。
13.导体中电流的方向是怎样规定的?
电流的方向习惯上以正电荷移动的方向为正向。
14、金属导体依靠什么导电,其移动方向如何?
金属导体依靠可以自由移动的“自由电子”来导电,“自由电子”带负电荷,其移动方向与正电荷移动方向相反。
15、常听说“交流”与“直流”,到底是怎么一回事?
工作电流的大小方向不随时间变化的叫直流电。
工作电流的大小方向随时间变化的叫交流电。
手电简是直流电工作方式,家庭白炽灯照明是交流电工作。
16、电压是怎么一回事?
就象水位差会保持水压一样,电位差也会对电荷产生电作用力,电位差也叫做电压。
17、电压的单位取自哪一位科学家的名字?
他的主要贡献是什么?
电压的单位取自发明了“伏特电池”的科学家伏特的名字“伏特”,简称“伏”,符号“V”。
他的主要贡献是发明了“伏特电池”,为电的利用和研究创造了极其重要的条件。
18、什么是“安全电压”?
对人体而言,大于36V的电压,会有生命危险。
故规定小于36V的电压称为安全电压。
19、举例说明日常生活中常遇到的电压数值?
民用交流电的电压为220V;
一节干电池的标称为1.5V;
一节镍镉充电电池的标称电压一般为1.2V左右;
铅蓄电池每组电压约为2V左右。
等等。
20、如何用干电池得到更高的电压?
将干电池串联起来可得到1.5V倍乘的电压,如两节电池串联可得到3V电压、3节可得到4.5V……以此类堆。
21、什么是电源?
将其它形式的能量转变为电能的装置叫做电源,如干电池将化学能转化成电能:
发电机将机械能转化成电能;
太阳能电池将太阳能转化成电能等等。
22、直流电源与交流电源有什么区别?
请说明。
提供直流形式的电源称直流电源,提供交流形式的电源称交流电源,民用交流电是交流电源,干电池是直流电源。
23、什么是负载?
与电源相反,把电能转化成其它形式能量的装置叫做负载。
如电灯将电能转化成光能,电动机将电能转化成机械能等。
24、通常使用的电灯即白炽灯是谁发明的?
美国发明家爱迪生。
25、磁场有什么特性?
磁场总是存在两个极性相反磁力最强的区域,称磁极。
磁极分北极(N)和南极(S)两种,其特性是:
同极性相斥,异极性相吸。
26、磁场是怎么产生的?
运动的电荷产生磁场,磁现象来源于电荷的运动。
27、第一个揭示电能够产生磁场的科学家是谁?
19世纪二十年代,丹麦物理学家奥斯特第一次向公众演示了通电的导体使磁针产生编转的实验,从而揭示了电与磁之间的密切联系。
28、“指南针”现象说明了什么?
最早由中国人发明的“指南针”,说明了地球存在着一个大磁场。
29、第一个实现“磁生电”的科学家是谁?
英国科学家法拉第1831年实现了“磁生电”的科学实验,并研究发现了电磁感应现象。
30、谁发现了电磁波?
英国科学家麦克斯韦用数学方法总结前人有关电和磁的研究成果时,推算出变化的电磁场,会在其周围空间传播形成电磁波。
31、第一个证实电磁波存在的科学家是谁?
他的名字用来表示什么物理单位?
麦克斯韦提出电磁波理论的15年之后,德国青年赫兹研制出一个巧妙的装置,第一次证实了电磁波理论。
他的名字用来表示频率的单位。
32、什么是电磁波频率?
单位时间内完成电磁周期变化的次数,称为电磁波频率,其单位是“赫兹”,简称“赫”,符号“Hz”。
常用单位还有“KHz”(千赫)、“MHz”(兆赫)。
33、无线电波与可见光本质是否一样?
是的,无线电波与可见光都是电磁波,只是频率不同,无线电波频率较低。
无线电波与可见光的传播速度一样。
34、波长与频率是什么关系?
电磁波完成一次电磁周期转化,其传播的距离称为波长。
波长等于光速除以频率。
频率越高,波长越短。
35、经常听到中波、短波收音机是怎么区别的?
根据频率与波长的对应关系,接收频率在500KHz到1600KHz为中波收音机,接收频率在3MHz到30MHz之间为短波收音机。
36、率先实现用的无线电通信实验,是哪两位科学家?
意大利人马可尼和俄国人波波夫。
马可尼还获得诺贝尔奖。
37、什么是业余无线电通信活动?
业余无线电通信活动做为业余业务划入国际电信条约,是指“不是为了金钱利益,而是专为个人对无线电技术抱有兴趣,并经正当许可者从事自我训练、通信和技术研究的业务”。
无偿享受国际电信联盟划归给业余无线电爱好者使用的无线电频率资源,进行电子技术,通信技术和信息处理技术等方面的学习,研究和实践,显著增进参与者在技术、语言、人文和地理等方面的知识才能。
38、什么是电路?
电路“三要素”是什么?
电流的通路叫做电路。
电路必须是封闭的,即电荷从电源的正极流出,必须能回到电源的负极才能形成电流,因此电路又称电回路。
电源、负载和连接它们之间构成回路的导线,是任何一个电路必不可少的要素。
39、电路有几种状态?
什么状态是最危险的?
电路有三种状态:
一、电路处处相通形成回路。
二、电路某处断开形不成回路,叫做开路或断路。
三、电路某一部分原来存在电压的两端意外导通,叫做短路。
其中短路可能损坏电源装置和元器件,是用危险的状态,必须加以避免。
40、什么是电阻?
电阻的单位是用哪位科学家的名字来命名的?
他的主要贡献?
电路中对电流通过有阻碍作用并且造成能量损耗的部份叫做电阻。
电阻的单位用德国物理学家欧姆的名字来命名。
他的主要贡献是通过大量的实验,研究出电压、电流和电阻三个电学量之间的关系,总结出最基本的电路定律——欧姆定律。
41、什么是“欧姆定律”?
导体中的电流和导体两端的电压成正比,和导体的电阻成反比。
或者电阻不变时电流随着电压的增大而增大,电压不变时电流随电阻的增大而减小。
42、举例说明什么是串联,什么是并联?
假
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通俗易懂 三极管 工作 原理