三极管的工作状态与应用论文

硕士毕业论文 时间:2018-01-05 我要投稿

  三极管的工作状态与应用论文【1】

  摘 要:半导体三极管是电子电路的重要元件,它在不同的外部条件下表现出不同的工作状态,从而具有多种不同的功能,因此得到了广泛的应用。

  本文主要阐述了三极管的工作状态及其在不同状态下的应用。

  关键词:三极管 工作状态 应用

  半导体三极管是电子电路的重要元件,它在不同的外部条件下表现出不同的工作状态,从而具有多种不同的功能,因此得到了广泛的应用。

  1 三极管的工作状态

  三极管在电路中一般表现出三种工作状态:截止状态、放大状态和饱和状态。

  1.1 截止状态

  当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压时,基极电流为零,三极管处于截止状态。

  实际上为了使三极管可靠地截止,常使UBE≤0,此时发射结和集电结均处于反向偏置状态,[1]集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。

  1.2 放大状态

  当三极管的发射结正向偏置,且加在发射结的电压大于PN结的导通电压,集电结反向偏置时,三极管处于放大状态。

  这时基极电流的微小变化,会引起集电极电流的较大变化,三极管具有电流放大作用。

  1.3 饱和状态

  当三极管的发射结正向偏置,且加在发射结的电压大于PN结的导通电压,集电结也正向偏置时,三极管处于饱和状态。

  这时基极电流较大,集电极电流也较大,但集电极电流不再随着基极电流的变化而变化,三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,相当于开关的导通状态。

  2 三极管不同状态下的应用

  2.1 三极管放大状态下的应用

  三极管处于放大状态时具有电流放大作用,利用这一特点,三极管常用在模拟放大电路中。

  三极管对小信号实现放大作用时,基本放大电路有三种不同的连接方式:共发射极接法、共基极接法和共集电极接法。

  在共发射极接法中,常用的放大电路有固定式偏置电路、分压式偏置电路和带有射极电阻的固定式偏置电路。

  固定式偏置电路静态工作点不太稳定,受温度的影响,输出信号容易产生失真,故在实际中常采用分压式偏置电路以稳定静态工作点。

  电路如图1所示。

  共发射极接法放大电路因其电压放大倍数比较高,而得到广泛的应用,在多级放大电路中,多用作中间级。

  在共集电极接法中,负载接在发射极,输出电压从发射极输出,因此,叫射极输出器。

  因输出电压与输入电压同相,输出信号跟随输入信号的变化而变化,因此,射极输出器又称为射极跟随器或电压跟随器。

  射极跟随器的电压放大倍数略小于1,没有电压放大作用,但有一定的电流放大作用和功率放大作用。

  在多级放大电路中,射极输出器作为输入级可减轻信号源的负担,作为输出级可提高放大电路的带负载能力,作为中间级起阻抗变换作用,使前后级共发射极放大电路阻抗匹配,实现信号的最大功率传输。[2]

  在共基极接法中,交流信号从发射极输入,从集电极输出。

  该电路没有电流放大作用,但具有电压放大作用,而且其频率特性比较好,一般多用于高频或宽频带放大电路及恒流源电路。

  2.2 三极管截止和饱和状态下的应用

  三极管处于截止状态时相当于开关的断开状态,处于饱和状态时相当于开关的导通状态,利用这种开关特性,三极管常用在数字电路中。

  在稳定状态下,三极管只能工作在饱和区或截止区,它的输出端要么处于高电位,要么处于低电位,即要么有信号输出,要么无信号输出。

  实际应用时,由于三极管需要频繁地在断开和闭合状态之间进行切换,因此为了提高开关速度,常使三极管工作在浅饱和区状态。

  三极管的开关特性常见的具体应用有:用于彩色电视机、通信设备的开关电源;用于驱动电路,驱动发光二极管、蜂鸣器、继电器等器件;用于彩色电视机行输出管;用于开关电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路、低频功率放大电路、电流调整等;在冶金、机械、纺织等工业自动控制系统中,光电开关可作指示信号,指示加工工件是否存在或存在的位置。[3]

  开关三极管因其寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点,得到越来越广泛的应用。

  掌握了三极管的各种工作状态,了解了三极管的基本应用,在分析和设计更复杂电路时,就能灵活运用。

  参考文献

  [1] 袁明文,谢广坤.电子技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2013:11.

  [2] 李仁华,冯�.电子技术[M].北京:北京理工大学出版社,2010:44.

  [3] 于敏,李闽.三极管开关特性探讨[J].硅谷,2012(1):24.

  晶体三极管在不同工作状态下的应用【2】

  【摘 要】本文提出了晶体三极管的在不同工作状态下的分类和特性,并指出如何根据晶体三极管的不同工作状态时的作用进行实际应用,从而增强学生对晶体三极管的工作状态的了解,提高学生分析和解决问题的能力。

  【关键词】非线性器件;导通角;正向偏置;反向偏置

  1.引言

  晶体三极管是电子电路中非常重要的元器件,每一种电子电路几乎都离不开它。

  它是一种非线性器件,在不同的外部条件下会呈现出不同的工作状态。

  在实际应用时,可根据它的不同工作状态应用到不同的电子电路中,从而有效地发挥它的作用。

  为了更好地在电路中发挥晶体三极管的作用就要掌握不同工作状态下它的分类和特性,这样不但有利于很好地应用晶体三极管,而且有利于学习和掌握电路的基本知识,这样在分析和设计电路时就会得心应手,避免出现错误。

  2.晶体三极管在不同工作状态下的分类

  晶体三极管是有源器件,它在电路中工作时,要在它发射结和集电结施加不同的偏置电压。

  而根据它的基极和集电极偏置电压的不同,晶体三极管呈现不同的工作状态。

  此时可把晶体三极管的工作状态划分成不同的区域。

  即如果发射结正向偏置、集电结反向偏置,晶体三极管工作在放大区;如果发射结正向偏置、集电结正向偏置,晶体三极管工作在饱和区,如果发射结反向偏置或零偏、集电结反向偏置,晶体三极管工作在截止区。

  晶体三极管工作在饱和区和放大区时都说明它是导通的,放大器在信号的一个周期内的导通情况可用导通角来衡量。

  放大器的导通角用θ来表示,定义为晶体三极管一个信号周期内导通时间乘以角频率ω的一半。

  根据放大器导通角的不同可晶体三极管放大器分为甲类、乙类、丙类、丁类等放大器。

  3.各类放大器的特性和应用

  3.1 甲类放大器

  当晶体三极管放大器的静态工作点设置在放大区时,即发射结正向偏置、集电结反向偏置时,放大器工作在放大状态。

  此时,在输入信号的整个周期内,晶体三极管都是导通的,导通角θ为1800,此时晶体三极管放大器称为甲类放大器。

  其工作波形如图a所示。

  它的工作特性是:静态工作点电流比较大,非线性失真小、管耗大、效率低、输出功率小。

  甲类放大器有电压放大的作用,可应用到电压放大和小功率放大电路中。

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