放大器大致可以分为:输入信号、放大电路、直流电源、输出信号。
主要用于放大小信号,其输出电压或电流在幅度上得到了放大,输出信号的能量得到了加强。
三极管(BJT),全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件,英文为 BJT(Bipolar Junction Transistor)。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。常用于信号放大、开关控制、电平转换、继电器驱动、LED 驱动、恒流源和简单模拟电路。
在电子元件家族中,三极管属于半导体主动元件中的分立元件。
基本放大电路一般是指由一个三极管与相应分立元件组成的三种基本组态(共发射极、共基极、共集电极)放大电路。
NPN型管结构
根据极性的不同,晶体三极管分为NPN型和PNP型两大类。
NPN型管和PNP型管的符号
引脚 | 英文 | 主要作用 |
基极 | B / Base | 控制端,输入基极电流 |
集电极 | C / Collector | 主电流流入或流出端 |
发射极 | E / Emitter | 主电流流出或流入端 |
按所用的半导体材料,三极管可分为硅管和锗管;
按功率,三极管可分为大、中、小功率管;
按频率特性,三极管可分为低频管和高频管等。
三极管的引脚排列规律
三极管具有电流放大作用,当三极管的工作状态满足其放大条件时,它的集电极电流IC与基极电流IB之间就有一个固定的倍率关系,这个倍率我们用字符β表示,即
β称为三极管的电流放大倍数,它没有单位。对于一个三极管而言,β是一个常数,其值一般在几十到几百。由于集电极电流是基极电流的β倍,所以我们认为集电极电流是对基极电流的放大,即三极管具有电流放大作用。
电流放大倍数β也可以反映在某一段时间内,三极管的集电极和基极的电流变化关系。
式中,ΔiC表示集电极电流的变化量,ΔiB表示基极电流的变化量。即可以用较小的基极电流变化,去控制较大的集电极电流变化,这就是三极管的电流放大原理。
三极管3引脚间的电流关系
三极管要具有放大作用,必须满足外部电压条件:发射结正偏,集电结反偏。即外加电压必须是使发射结正向偏置、集电结反向偏置的电压。为了保证这一点,对于NPN管而言,要求3个电极的电压关系为:UC>UB>UE;而对于PNP管而言,要求3个电极的电压关系为:UE>UB>UC,两种三极管的供电如下图。
两个电源供电方式
单个电源供电方式
单电源供电方式中,电阻Rb称为三极管的基极偏置电阻,一般要求Rb远大于集电极电阻Rc。
三极管的种类、结构、符号
三极管的输入特性
三极管的输出特性曲线
三极管输出特性曲线的几个区域
三极管的主要参数
三极管的放大作用。
三极管电流分配实验电路
发射结要加正向电压或者叫正向偏置。
集电结要加反向电压或者反向偏置。
基极微安表测量IB,发射极所接的毫安表测量IE,集电极接的毫安表测量IC。 IE=IB+IC发射极电流IE等于集电极电流IC加上基极电流IB,三个电流之间的关系符合基尔霍夫电流定律。
IC≈ IE>>IB,IB的值是非常小的,可以把它忽略,这样的话,IC就近似的等于IE。(IC≈ IE>>IB)也就是说对三极管来说,它的IC和IE几乎是相等的
IB虽然很小,但对IC有控制作用,IC随IB改变而改变。
三极管的伏安特性曲线是指各电极间电压与电流的关系曲线
输入特性曲线是指当集电极与发射极之间的电压UCE为常数时,基极电流IB和基极与发射极之间电压UBE的关系曲线。
基本共射放大电路
(1)输入信号接入基极-发射极回路,称为输入回路;放大信号接入集电极-发射极回路,称为输出回路。
(2)使晶体管工作在放大电路的外部条件是发射结正向偏置且集电结反向偏置。
(3)晶体管的放大作用表现为小的基极电流可以控制大的集电极电流。
NPN型晶体管组成的基本共射放大电路
三极管T:工作在放大区,起放大作用,是整个电路的核心器件。
偏置电路VCC、RB、R:提供电源,并使三极管工作在线性放大区。
耦合电容C1、C2:输入耦合电容C1保证信号加到发射结,不影响发射结偏置。输出耦合电容C2保证信号输送到负载,不影响集电结偏置。
负载电阻RC、RL:将变化的集电极电流转换为电压输出
狭义上,三极管指双极型三极管,是最基础最通用的三极管。
三极管的别称
广义上的三极管包括双极型三极管(BJT)、场效应管(FET)、晶闸管(可控硅)等多种类型。其中,双极型三极管是最基础的类型,由两个PN结组成,分为NPN和PNP两种结构;场效应管则分为MOS型和结型,适用于开关和放大电路;晶闸管常用于大功率控制场合。
1. 双极型晶体管(BJT)。
2. 达林顿管。
3. 晶闸管(可控硅)。
4. 场效应管(FET):MOS场效应管,结型场效应管。
5. 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。