1.深入浅出:理解三极管截止、放大和饱和状态! |
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幼儿园水平理解三极管截止、放大和饱和状态!书上看不懂,听课听不懂的过来!
绕不开的三极管结构
以NPN为例,晶体三极管的结构,这是很多人不想看的,但是确实是非常重要的!不看结构是理解不了工作原理的! (这样记忆:N是negative,负,代表多子为电子;P是positive,正,代表多子为空穴) 有了上面对三极管构造的理解,下面就很好理解了! 1.当VBBUon且VBB>=UBE,此时发射结正偏,集电结反偏。微观上看,发射结导通,产生大量电子的扩散运动,基区复合一小部分,大部分电子受电场力作用(集电结反偏)被集电结收集,形成IB的β倍大电流(发射极浓度高,集电结面积大,所以工艺决定了),即产生了电流放大作用。此时三极管工作在放大状态,因为集电极收集电子的能力很富余,IB增加,多的电子都能收集起来,导致IC是IB的β倍。 3.当VBB继续增加到一定程度时,由于VCC不变,IC增加,RC上的电压增加,UCE自然会减小,UCE0,这样看,电子还是会从发射极向集电极运动,另外,运动主要是扩散运动和漂移运动,漂移运动被抑制,但是发射极过来的电子浓度高,扩散运动还是会继续的)。此处老师总结饱和状态为“发射有余而收集不足”,发射极产生了很多电子,但是集电极没有能力全部收集起来(具体电子去哪里了?我理解为处于游离状态),IB继续正常增加时,IC无法按β倍增加,看起来IC达到了“饱和”,即无法继续增加。 还可以参考下图进行补充: 附录:(如果感兴趣,可以进一步了解输入输出特性,加强自己的理解,如果书上看不懂,这里或许可以帮到你) 输入输出特性:
当UCE增大,相当于集电极C的收集电子能力增强,即IC增大,又因为IE不变(前文所述,IE是由于多子浓度高的扩散而形成),IE=IC+IB,故IB减小。所以在UBE相同的情况下,UCE大,则IB小,图中体现为曲线向右移。 当UCE增大到一定程度时,其已经能收集绝大部分电子了,再增加UCE,并不会大幅增加收集电子的数量,所以IC基本不增加,IB也不减小,曲线不右移。所以对于小功率管,测试一条UCE大于1V的输入特性曲线作为代表即可。
#饱和失真时,是由于IB增加,RC分压增加而UCE减小,根据输出特性,UCE小,“发射有余而收集不足”,所以进入了饱和失真,体现出底部失真,IB增加,而UCE小不下去,已经接近0了。 #截止失真时,IB减小,RC分压减小而UCE增加,如果IB接近0,发射结不导通,IC也接近0,那UCE接近了VCC,此时发生了截止失真。 参考资料:《模拟电子技术基础》清华大学华成英主讲https://www.bilibili.com/video/BV1eb411W7Qq?p=14 限于水平有限,难免有疏漏和理解不到位的地方,请大家及时批评指正! |
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