三極管是一種電流放大器件,一般是用來放大電流或者作為電子開關使用,這里主要以電子開關這種用法進行說明。
對于NPN型三極管,做開關用法的三極管接法一般如下圖所示(先忽略參數)。
在輸入端給一個電壓3V后,三極管的基極就會有電流,可以通過調節電阻R1(這里是10K),R2(這里是4.7K)的大小來改變基極電流的大小。由于三極管基極與發射極間的壓降約為0.7V左右(上圖中為0.771V),因此電阻R2上的電流為0.7V/R2,即164uA,電阻R1上的電流為(Ui - 0.7)/R1,即223uA,R1上的電流減去R2上的電流就是三極管基極電流,即59uA。
當三極管的電流放大倍數為100時,三極管集電極的電流為放大倍數乘基極電流,即59uA x 100 = 5.9mA,因此1K的集電極電阻上的壓降為5.9mA x 1k = 5.9V。
由于集電極電阻與地間的電源電壓為9V,所以三極管集電極上的電壓為9V-5.9V=3.1V,三極管工作在放大區。
如果將集電極電阻從1K改到10k,看看這時會發生什么情況。
按照前面說的,在三極管工作在放大區時,集電極電流應該是5.9mA,因此集電極電阻的壓降應該是5.9mA x 10k = 59V,但是電源只有9V,不可能會產生比電源電壓更大的壓降。就算是三極管集電極與發射極間的壓降為0V,集電極上的電流最大也只有0.9mA,相當于電流放大了15.3倍。由于這時三極管的集電極電壓接近于0V,如果把集電極與發射極想像成一個開關的話就像是該開關閉合了,如下圖所示。
當輸入的3V電壓變成0V后,由于基極電流變成0,集電極電流也為0,這時集電極電壓就是9V,相當于開關斷開,如下圖所示。
另外還可以通過減小基極電阻的方法使三極管工作在飽和區,這里就不展開了。
這就是三極管工作在飽和區做電子開關的原理及用法。
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