认识晶体管

2014-10-08 08:05陈江萍
数理化学习·教育理论版 2013年12期
关键词:三极管晶体管二极管

陈江萍

摘要:晶体管是电器中常用的电学元件,尽管中学物理中没有过多的介绍,但了解一些晶体管最基本的知识,对你学习物理和做一些小设计有帮助.

关键词:晶体管;二极管;三极管

晶体管是由半导体材料制作而成.使用的半导体材料有两种,一种是锗半导体,一种是硅半导体,现在都是以后者居多.

晶体管可分为晶体二极管和晶体三极管.

晶体二极管有PN结,主要特点就是单向导电性.二极管种类可分为一般二极管,稳压二极管,变容二极管等,使用时可根据电路要求,选用不同种类的二极管.

晶体三极管有三个引脚,根据PN结的排序不同可分为两种类型.一类是PNP型,一类是NPN型.晶体管的基本参数,大家可以查晶体管手册.

三极管的基本电路有三种,一种是共发射极电路,如图1(a),第二种是共基极电路,如图1(b),第三种是共集电极电路,如图1(c)三种电路中,第一种电路的放大倍数最大,较常用.第二种电路的截止频率最高,一般用于高频放大电路.第三种电路(又称射随器),一般用于前后级的阻抗匹配.

三极管要正常工作,就必须给它提供一个合适的工作状态,提供工作状态的电路称为偏量电路.现就最常用的共发射极电路的三种偏置电路介绍如下.

固定式偏置电路,如图2(a),由于晶体三极管的热稳性差,发热后会产生恶性循环,导致晶体管的损坏,所以固定式偏置电路只用于小信号放大电路.

1.电压负反馈偏置电路

如图2(b),这里的[WTBX]Rb没有接在电源的正端,而接到了Rc的下方,这样做的目的可以提高电路热稳定性.原理是当晶体管因发热,参透电流增大,导致集电极电流Ic上升,使得集电极负载电阻Rc上的压降VRc增大,从而使晶体管集电极电压Vc降低,通过Rb的反馈使基极电压Vb下降,最终限止了集电极电流的进一步上升, (即Ic ↑→VRc↑→Vc↓→Vb↓→Ic↓).该电路通过Rc上电压的变化来限制Ic 的增大,所以此电路称为电压负反馈偏置电路.

2.电压式电流负反馈偏置电路

如图2(c),此电路有一最基本的要求就是:流过Rb1、Rb2的电流要大于晶体三极管基极电流的10倍以上.原理是当晶体管发热导致集电极电流Ic上升,使得发射极电流Ie增大,从而使发射极电阻Re上的压降VRe增大,晶体管基极与发射极之间压差Vbe 减小,最终限止了集电极电流的进一步上升,(即Ic ↑→Ie↑→VRe↑→Vbe↓→Ic↓).因流过Rb1、Rb2的电流10倍于Ib,所以Vb基本保持不变.此电路通过Rb1、Rb2来基本稳定晶体三极管的基极电压,通过Re上电流的变化来控制集电极电流的目的,所以称之为电压式电流负反馈偏置电路,它的控制能力最强,热稳定性最好.

晶体管在电路中的工作状态有三种:(1)截止;(2)放大;(3)饱和.在晶体管的放大电路中,三极管不能进入截止和饱和状态,否则放大了信号就会产生失真.在晶体管的开关电路中三极管应工作在截止和饱和状态,处于放大状态的时间越短越好.

以上是一些晶体管最基本的知识,希望能给喜爱物理的朋友们有所帮助.

[江苏省丹阳高级中学 (212300)]

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