三极管放大电路图示综述及相关问答.doc
29页1、三极管放大电路 1 在结构上,三极管是由两个背靠背的PN结组成的,那么,三极管与两只对接的二极管有什么区别呢? 答:从结构上看,图121(a)所示三极管就是两只背靠背的PN结,好像是两只背靠背的二极管如图121(b)所示。但两者的工作有本质的区别,两只背靠背的二极管是没有放大作用的。当D2正偏、D1反偏时,D2的正向电流很大,D1的反向电流很小,它们之间互不受影响。然而,三极管的两个PN结,由很薄的基区联系在一起。正常运用时,三极管的发射结加正向偏置、集电结加反向偏置,如图12l(C)所示,图中为NPN型三极管共基接法。因为基区很薄,在发射区的电子,少部分与基区的空穴复合多数载流子电子扩散到基区形成正向发射极电流的同时,到达基区的大部分电子迅速扩散到集电结边缘,在反偏集电结的强电场吸引下,漂移过集电结形成集电极电流。显然,流过正偏发射结的电流越大,则流过反偏集电结的电流也越大。如果改变发射结的正偏电压,使发射结电流作相应变化,则集电结的电流也将随之变化。从而实现了电流的控制和放大作用。2 由前面的讨论已知,在结构上,三极管是由两个背靠背的PN结组成的,由很薄的基区联系在一起.那么,三极
2、管的发射极和集电极是否可以调换使用呢?答:在结构上,三极管中背靠背得两个PN结是不对称的,表现在以下两个方面:第一,发射区的掺杂浓度高于集电区。如果给发射结加上正向电压,发射区就可以注入大量的载流子到基区,这些载流子将迅速扩散到集电结的边缘。第二,集电结的面积比发射结的面积大,便于收集到达集电结边缘的载流子,只要加在集电结上的反偏电压足够大,就可以收集到注入基区的大部分载流子而形成集电极电流。如果将两者调换使用,则集电区因掺杂浓度低,使向基区注入的载流子大为减少、而发射结面积小也不利于收集载流子,三极管的电流放大系数变得很小,通常由此可见,三极管作为放大元件使用时,集电极和发射极是不可以调换便用的。3 前面讨论了三极管的集电结和发射结在结构上的区别以及它们各自的作用。试问如果将加于集电结的反相偏置电压改为正向偏置电压,是否对收集发射区注入到基区的载流子更加有利?答:这里需要指出的是:发射区的多数载流子注入到基区后就成为了基区的少数载流子。通常将注入基区的这部分少子称为非平衡少数载流子。例如,NPN型三极管在发射结正偏电压(VbeO)作用下,使发射区(N区)的多数载流子电子到达基区(P区
3、),即成为了基区的少子。其中很小一部分与基区的空穴复合,并在基极电压作用下形成基极电流,而绝大部分迅速扩散到集电结边缘。集电结在反偏电压作用下,空间电荷区变厚,内电场加强,内电场的方向从集电区(N区)一侧指向基区(P区)一侧【参见图12l(C)】。于是,在该内电场的作用下,基区的非平衡少数载流子电子漂移过集电结,形成集电极电流。这就是集电结收集载流子的过程。显然,如果给集电结加上正向偏置,集电结的内电场将被削弱,对收集载流子是不利的。4 穿透电流Iceo=(1+)Icbo,试分析起产生的原因答:Icbo是指发射极开路时,集电极、基极间的反向饱和电流。Iceo是指基极开路时,集电极、发射极间的反向饱和电流,又称穿透电流,其测量电路如图 1 2 5(a)所示。图125(b)示出了Iceo形成的原因。当基极开路、Vcc加在集电结和发射结上时,发射结分配有正向电压,集电结分配有反向电压。由于集电结反偏,集电区的少子空穴将漂移过集电结,其大小为Icbo。由于基极开路,这些少子就在基区积累起来。与此同时,发射区的多子电子在正偏电压作用下,扩散到基区。于是其中一部分与由集电区到达基区的空穴复合,形成
4、大小为人。的电流,其余大部分到达集电区。根据三极管的电流分配关系集电极收集的电流为基区复合电流的产倍,于是发射极的总电流为Iceo =Icbo+Icbo=(1+)Icbo 如果在基极与发射极间串入电阻R,如图125(C)所示,则基极将部分地分流人BO,使在基区复合的电流减小,相应地,穿透电流也减小。如果令图中R的阻值趋近于零(即be短接),则Icbo全部从基极流出,此时的穿透电流最小,Iceo在数值上近似等于Icbo。5 为什么放大电路能把小能量的电信号放大到所要求的程度?试说明组成放大电路的基本原则。答: 能量守恒是宇宙的基本法则,但为什么用扩音机说话时,扬声器能输出比原来说话时大得多的能量呢?也就是说,扬声器不仅得到放大了的电压,也得到放大了的电流,即得到了较大的功率,这些能量来自何处呢?我们发现,如果把扩音机电源切断,扬声器将不再发声。可见,能量是电源供给的。放大电路的作用就是利用三极管的控制作用,把电源的能量转换为变化的输出量,而这些输出量的变化情况是与输入量的变化情况成比例的。因此,放大作用实质上就是一种能量控制作用,放大电路是一种能量控制部件。为了实现上述功能,不论
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