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    6. 三極管電路,怎么設計使三極管的工作電流最大
      • 發布時間:2022-05-12 19:50:04
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      三極管電路,怎么設計使三極管的工作電流最大
      三極管有三個工作區間:截止、放大和飽和,三極管達到飽和時工作電流是最大的,那么怎么設計使三極管工作在飽和區呢?
      三極管的基本原理
      為了讓新手更了解三極管的用法,下面先簡單介紹一下三極管的基本原理,三極管一共有三個引腳,也就是三極管的三個極:基極、集電極和發射極,三極管由兩個PN結組成, 其組合不同而分為NPN和PNP兩種類型,其構造及符號如下圖所示。
      三極管 工作電流
      三極管屬于電流型控制元器件,也就是小電流控制大電流,其有三個工作區間:截止區、放大區和飽和區。
      截止區的條件(假設BE的壓降為0.6V):Ube<0.6V(NPN),Ube>-0.6V(PNP),此時Ib=0,EC之間的內阻很大(相當于開路)。
      放大區:Ube≈0.6V,Ib有電流,滿足Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,也就是說Ib越大則Ic就越大,β為三極管的放大倍數,此時發射結正偏,集電結反偏。
      飽和區:當基極電流繼續增大而集電極電流不再增大時(趨于穩定),此時三極管達到飽和,飽和時三極管的集電結正偏,發射結正偏。
      三極管 工作電流
      實例說明
      (1)NPN三極管控制原理,原理圖如下所示。假設該三極管的β系數為50,最大Ic電流為500mA,BE的壓降為0.6V(三極管選型時會有相應固定的參數)。
      三極管 工作電流
      當基極輸入電壓Uin<0.6V時,基極-發射極(BE)的PN結處于截止狀態,Ib無電流,所以三極管截止,CE之間的內阻很大,Ic幾乎為零,可認為是開路狀態,LED指示燈不亮。
      當Uin>0.6V時,基極-發射極(BE)的PN結導通,PN結的壓降為0.6V,此時基極有電流,根據歐姆定律:基極電流Ib=(Uin-0.6)/R1。
      若三極管處于放大區,滿足公式Ic=βIb,已知三極管Ic最大電流為500mA,即飽和電流為500mA,由Ic=βIb,可得Ib=Ic/β,將Ic=500mA,β=50,代入可得Ib=Ic/β=10mA,也就是當基極電流Ib=10mA時,三極管處于飽和臨界點狀態。
      由Ib=(Uin-0.6)/R1可知,改變輸入電壓和電阻R1的值可改變基極電流Ib,假如輸入電壓是固定值,可通過改變限流電阻R1的值使三極管工作在飽和區。
      比如,若輸入電壓為5V,怎么使三極管處于飽和區呢?
      Ib=(Uin-0.6)/R1得R1=(Uin-0.6)/Ib,先由三極管的最大Ic值和β系數推出三極管飽和時所需的控制電流Ib值(上文已求出三極管飽和時所需Ib=10mA),代入公式得R1=(5V-0.6V)/10mA=440Ω。
      也就是說R1>440Ω時,三極管工作于放大區,當R1≤440Ω時,三極管處于飽和區,飽和區時,R1的值最好在臨界值附近,不要太小否則基極電流過大而燒毀三極管。
      ▲NPN三極管控制原理
      (2)PNP三極管控制原理,原理圖如下所示。假設該三極管的β系數為50,最大Ic電流為-500mA,EB的壓降為0.6V(三極管選型時會有相應固定的參數)。
      三極管 工作電流
      當輸入電壓Uin>4.4V時,基極無電流,三極管截止;
      當輸入電壓Uin<4.4V時,發射結正偏導通,基極有電流,控制限流電阻R2的大小可改變基極電流,從而使三極管工作于放大區或飽和區。
      計算方法:R2=5V-0.6V-Uin/Ib,而Ic=βIb即Ib=Ic/β,所以R2=(5V-0.6V-Uin)β/Ic,若要求輸入電壓為0V時三極管處于飽和狀態,則R2=(5V-0.6V-0)*50/500mA=440Ω。
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