圖1
學(xué)過(guò)能量守恒定律的我們都知道,能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生,所以由此可見(jiàn)三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。但三極管厲害的地方在于:它可以通過(guò)小電流控制大電流。假設(shè)三極管是個(gè)大壩,這個(gè)大壩奇怪的地方是,有兩個(gè)閥門(mén),一個(gè)大閥門(mén),一個(gè)小閥門(mén)。小閥門(mén)可以用人力打開(kāi),大閥門(mén)很重,人力是打不開(kāi)的,只能通過(guò)小閥門(mén)的水力打開(kāi)。所以,平常的工作流程便是,每當(dāng)放水的時(shí)候,人們就打開(kāi)小閥門(mén),很小的水流涓涓流出,這涓涓細(xì)流沖擊大閥門(mén)的開(kāi)關(guān),大閥門(mén)隨之打開(kāi),洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門(mén)開(kāi)啟的大小,那么大閥門(mén)也相應(yīng)地不停改變,假若能?chē)?yán)格地按比例改變,那么,完美的控制就完成了。
我們可以這樣形容這個(gè)過(guò)程:這里我們可以設(shè)定Ube是小水流,Uce是大水流,人就是輸入信號(hào)。當(dāng)然,如果把水流比為電流的話(huà),會(huì)更確切,因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)電流控制元件。如果水流處于可調(diào)節(jié)的狀態(tài),這種情況就是三極管中的線(xiàn)性放大區(qū)。如果那個(gè)小的閥門(mén)開(kāi)啟的還不夠,不能打開(kāi)大閥門(mén),這種情況就是三極管中的截止區(qū)。如果小的閥門(mén)開(kāi)啟的太大了,以至于大閥門(mén)里放出的水流已經(jīng)到了它極限的流量,這種情況就是三極管中的飽和區(qū)。但是你關(guān)小小閥門(mén)的話(huà),可以讓三極管工作狀態(tài)從飽和區(qū)返回到線(xiàn)性區(qū)。如果有水流存在一個(gè)水庫(kù)中,水位太高(相應(yīng)與Uce太大),導(dǎo)致不開(kāi)閥門(mén)江水就自己沖開(kāi)了,這就是二極管的反向擊穿。PN結(jié)的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當(dāng)反向電流和反向電壓的乘積超過(guò)PN結(jié)容許的耗散功率,直至PN結(jié)過(guò)熱而燒毀,這種現(xiàn)象就是熱擊穿。電擊穿的過(guò)程是可逆的,當(dāng)加在PN結(jié)兩端的反向電壓降低后,管子仍可以恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類(lèi),一般兩種擊穿同時(shí)存在。電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管,齊納擊穿為主,電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管,雪崩擊穿為主。電壓在5-6V之間的穩(wěn)壓管,兩種擊穿程度相近,溫度系數(shù)最好,這就是為什么許多電路使用5-6V穩(wěn)壓管的原因。
學(xué)過(guò)模電的人應(yīng)該都遇到過(guò),模擬電路中一般閥門(mén)是半開(kāi)的,通過(guò)控制其開(kāi)啟大小來(lái)決定輸出水流的大小。沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候,水流也會(huì)流,所以,不工作的時(shí)候,也會(huì)有功耗。而在數(shù)字電路中,閥門(mén)則處于開(kāi)或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候,閥門(mén)是完全關(guān)閉的,沒(méi)有功耗。比如用單片機(jī)外界三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí),確實(shí)會(huì)對(duì)單片機(jī)管腳輸出電流進(jìn)行一定程度的放大,從而使電流足夠大到可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。但此時(shí)三極管并不工作在其特性曲線(xiàn)的放大區(qū),而是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)(飽和區(qū))。當(dāng)單片機(jī)管腳沒(méi)有輸出時(shí),三極管工作在截止區(qū),輸出電流約等于0。在制造三極管時(shí),要把發(fā)射區(qū)的N型半導(dǎo)體電子濃度做的很大,基區(qū)P型半導(dǎo)體做的很薄,當(dāng)基極的電壓大于發(fā)射極電壓(硅管要大0.7V,鍺管要大0.3V)而小于集電極電壓時(shí),這時(shí)發(fā)射區(qū)的電子進(jìn)入基區(qū),進(jìn)行復(fù)合,形成Ie;但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大,基區(qū)又很薄,電子就會(huì)穿過(guò)反向偏置的集電結(jié)到集電區(qū)的N型半導(dǎo)體里,形成Ic;基區(qū)的空穴被復(fù)合后,基極的電壓又會(huì)進(jìn)行補(bǔ)給,形成Ib。
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理論記憶法:
下面我們來(lái)說(shuō)一下理論記憶法,根據(jù)下圖我們可以設(shè)定三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置(VBE<0,VBC<0),只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過(guò)兩個(gè)結(jié),故iB≈ 0,iC≈ 0,VCE ≈ VCC,對(duì)應(yīng)于下圖中的A點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開(kāi)路,相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱(chēng)為截止。
圖2
圖3
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支招:不同類(lèi)型三極管的使用及連接方法
曝光:三極管開(kāi)關(guān)電源中如何選取基級(jí)電阻?
三極管開(kāi)關(guān)電哪些元器件發(fā)揮的作用最關(guān)鍵?