电路之基洞察三极管的工作机理.docVIP

电路之基——洞察三极管的工作机理 ????? 就如同拿着一个魔方，外观简单整洁，而自己拿在手里却像将一个迷宫带入自己的脑海一样，胡乱拨弄，不知所措。对于我们大多数本科生来讲，三极管就不幸的扮演了这个角色。????? 是啊，这个简单的问题，又怎能成为我们这些雄心勃勃的天之骄子奋斗路上的一颗绊脚石呢？但我们不得不静下心来，仔细思忖那些关于三极管的讲解或者是自己对于三极管这个电路中最普遍最基础的元件的初始的、简单的、淳朴的、真实的了解。不错的，三极管，它怎样工作？你怎么想？????? 像测控技术与仪器一类专业的学生，他们一定在学校学习了相应的模电课程。但是，在表面上获得了足够的或者是全额的电路学分后，相应的能力是否也收获了呢？这是一个值得怀疑的问题。今天我们以一个小学生一样的淳朴的学习心态再来讨论三极管的工作机理时，我相信你会有收获，并且以后可以做到洞察三极管工作机理般的娴熟。而在这之前，你在阅读电路时是不是充斥着一种逃避的态度，虽然你也下意识的知道缺少了三极管已经不可能产生一个成熟的电路了。????? 对于做pcb的人来说，三极管的封装形式一定是一个萦绕心头的重要命题，然而我们今天讨论的更多的是关于三极管工作原理的问题，因此，一旦涉及到封装方面的难题时，详尽的查阅资料是不可避免的了。 Cc_44 ) ?????? 为了我们理解的形象化，我们拿出一个具体的三极管型号来作为研究对象来详加讨论。2N5550是一个经典的NPN型硅晶体三极管，我们选取的是安森美半导体公司的产品。ON 2N5550是也。???? ?三极管的工作机理本质上就是通过be之间的电流来控制ce之间的电流。所以b极叫基极也叫控制极。本科生们关于三极管的一个粗糙的印象是三极管有放大作用，至于放大什么东西，可能有相当一部分人也含糊不清。我们这里说的放大，当然是指be间的电流来控制gemfield倍于它的流经ce之间的电流，这个gemfield，通常是100左右。形象的说，Ic就是将Ib放大100倍所得的电流。????? 三极管的工作有三种状态，即截止状态、线性放大状态、饱和状态。其实我本人是非常不喜欢这三个名字的。只是另起炉灶的话，会浪费更多的精力，也就罢了。不过深刻了解了这三种工作状态，以后便可以真正做到胸有成竹，从而看透电路中万变不离其宗的三级管用法。????? 那就先说截止状态吧。在描述三极管工作条件时，经常会蹦出正偏或者反偏这类词语，比如集电结反偏。这些词语也是令我很讨厌的一类词语，仿佛就是一个个骗子，将初始时我们对于森林的好奇最终引向了弥漫着雾气的杂草丛生的沼泽地带。所以我先费些笔墨来解释一下这个词语。所谓正偏，即两极间加的电压与PN结的导通方向一致，如本例中的2n5550 安森美NPN硅管，对于b、e构成的发射结来说，b极电位高于e极电位，就叫发射结正偏，相反则叫反偏！而对于b、c构成的集电结来说，b极电位高于c极电位，就叫集电结正偏，相反就叫反偏。????? 那么这个2n5550三极管什么时候处于截止状态呢？我们说当我们打开三极管的钥匙——be间的电压，有一个开启的电压，大约在0.5到0.6v之间。注意是b比e高0.5到0.6v，也就是说当b的电位比e的电位高不出这个电压时，比如是0.4v或者0.1v或者-0.1v，我们就说三极管陷入了截止状态。这个时候，从c流向e的电流很小——只有1微安以下，因为我们还不具备开启三极管的钥匙。在multisim 10的电路仿真中，当ce间的电压为5v，Vbe钥匙电压为0.4v时，流经ce电流（Ic）为800多纳安。ce之间5v这个还算可以的电压才仅仅产生了Ic纳安级渺小的电流。只能说ce间的电阻太大了。所以说，这个时候的ce间电阻很大，我们把它近似于开路。????? 所以对截止状态做个总结时，我们就说当be这把开启钥匙没有达到开启电压时（0.5到0.6）时，ce开路。这时的三极管你可以说它是装饰物，也可以说它是石头，甚至你把它从电路中拿走也没关系。这就是第一个我们要阐述的三极管的官员状态——我在休息，什么也不做。????? 不过不幸的是，下面还有一大段话要啰嗦。这些谆谆教诲对于三极管的任意一种工作状态都是适用的：????? 截止状态也不是说因为不用工作，所以就没有什么参数限制了。这是不对的，就像官员上班时间也在休息，甚至都有人在打麻将，ok，这是没关系的，反正也不会丢掉乌纱帽。但你不能放火烧房子，这个就不行了。同样，三极管在be的电位差不足前面提到的那个钥匙电压时不工作，但是be之间的电位差也不能太低了。比如，是一个很大的负值，这就是说e的电位反而比b的电位高很多。我们都知道三极管的be之间像一个pn结，那么毫无疑问也有一个反向耐压值。所以这块儿也有一个这样的值，就是说发射极的电位不能比基极高出那么多的一个值，是多少