NPN三極管的共發射極放大電路的基本原理
三極管是電流放大器件，有三個(ge) 極，分別叫做集電極C，基極B，發射極E。分成NPN和PNP兩(liang) 種。我們(men) 僅(jin) 以NPN三極管的共發射極放大電路為(wei) 例來說明一下三極管放大電路的基本原理。
下麵的分析僅(jin) 對於(yu) NPN型矽三極管。如上圖所示，我們(men) 把從(cong) 基極B流至發射極E的電流叫做基極電流Ib；把從(cong) 集電極C流至發射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩(liang) 個(ge) 電流的方向都是流出發射極的，所以發射極E上就用了一個(ge) 箭頭來表示電流的方向。
三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控製(假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，並且基極電流很小的變化，會(hui) 引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guan) 係：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們(men) 把β叫做三極管的放大倍數(β一般遠大於(yu) 1，例如幾十，幾百)。如果我們(men) 將一個(ge) 變化的小信號加到基極跟發射極之間，這就會(hui) 引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大後，導致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(ge) 電阻R的，那麽(me) 根據電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(hui) 發生很大的變化。我們(men) 將這個(ge) 電阻上的電壓取出來，就得到了放大後的電壓信號了。
三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(ge) 原因。首先是由於(yu) 三極管BE結的非線性(相當於(yu) 一個(ge) 二極管)，基極電流必須在輸入電壓大到一定程度後才能產(chan) 生(對於(yu) 矽管，常取0.7V)。當基極與(yu) 發射極之間的電壓小於(yu) 0.7V時，基極電流就可以認為(wei) 是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小，如果不加偏置的話，這麽(me) 小的信號就不足以引起基極電流的改變(因為(wei) 小於(yu) 0.7V時，基極電流都是0)。如果我們(men) 事先在三極管的基極上加上一個(ge) 合適的電流(叫做偏置電流，上圖中那個(ge) 電阻Rb就是用來提供這個(ge) 電流的，所以它被叫做基極偏置電阻)，那麽(me) 當一個(ge) 小信號跟這個(ge) 偏置電流疊加在一起時，小信號就會(hui) 導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(hui) 被放大並在集電極上輸出。另一個(ge) 原因就是輸出信號範圍的要求，如果沒有加偏置，那麽(me) 隻有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效(因為(wei) 沒有偏置時集電極電流為(wei) 0，不能再減小了)。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。
下麵說說三極管的飽和情況。像上麵那樣的圖，因為(wei) 受到電阻Rc的限製(Rc是固定值，那麽(me) 最大電流為(wei) U/Rc，其中U為(wei) 電源電壓)，集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續增大時，三極管就進入了飽和狀態。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*β〉Ic。進入飽和狀態之後，三極管的集電極跟發射極之間的電壓將很小，可以理解為(wei) 一個(ge) 開關(guan) 閉合了。這樣我們(men) 就可以拿三極管來當作開關(guan) 使用：當基極電流為(wei) 0時，三極管集電極電流為(wei) 0(這叫做三極管截止)，相當於(yu) 開關(guan) 斷開；當基極電流很大，以至於(yu) 三極管飽和時，相當於(yu) 開關(guan) 閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態，那麽(me) 這樣的三極管我們(men) 一般把它叫做開關(guan) 管。
如果我們(men) 在上麵這個(ge) 圖中，將電阻Rc換成一個(ge) 燈泡，那麽(me) 當基極電流為(wei) 0時，集電極電流為(wei) 0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(大於(yu) 流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數β)，三極管就飽和，相當於(yu) 開關(guan) 閉合，燈泡就亮了。由於(yu) 控製電流隻需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了，所以就可以用一個(ge) 小電流來控製一個(ge) 大電流的通斷。如果基極電流從(cong) 0慢慢增加，那麽(me) 燈泡的亮度也會(hui) 隨著增加(在三極管未飽和之前)。
但是在實際使用中要注意，在開關(guan) 電路中，飽和狀態若在深度飽和時會(hui) 影響其開關(guan) 速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數等於(yu) 或稍大於(yu) 集電極電流時是淺度飽和，遠大於(yu) 集電極電流時是深度飽和。因此我們(men) 隻需要控製其工作在淺度飽和工作狀態就可以提高其轉換速度。
對於(yu) PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發射極上麵那個(ge) 箭頭方向也反了過來——變成朝裏的了。
本文鏈接：https://www.kjddy.com/Read/162.html 轉載需授權！
