2-3晶体管工作状态分析及 偏置电路 由晶体管的伏安特性曲线可知, 晶体管是一种复杂的非线性器件。在直 流工作时,其非线性主要表现为三种截 然不同的工作状态,即放大、截止和饱 和。在实际应用中,根据实现的功能不 同,可通过外电路将晶体管偏置在某 规定状态。因此,在晶体管应用电路分 析中,一个首要问题,便是晶体管工作 状态分析以及直流电路计算
2―3 晶体管工作状态分析及 • 由晶体管的伏安特性曲线可知, 晶体管是一种复杂的非线性器件。在直 流工作时,其非线性主要表现为三种截 然不同的工作状态,即放大、截止和饱 和。在实际应用中,根据实现的功能不 同,可通过外电路将晶体管偏置在某一 规定状态。因此,在晶体管应用电路分 析中,一个首要问题,便是晶体管工作 状态分析以及直流电路计算
2-3—1晶体管的直流模型 在通常情况下,由外电路偏置的 晶体管,其各极直流电流和极间直流电 压将对应于伏安特性曲线上一个点的坐 标,这个点称为直流(或静态)工作点,简 称Q点。在直流工作时,可将晶体管输入、 输出特性曲线(见图2-5、图2—6分别用 图2-8(a)和(b所示的折线近似,这样直 流工作点(BQ,UB)和(UE必然位于 该曲线的直线段上
• 2―3―1晶体管的直流模型 • 在通常情况下,由外电路偏置的 晶体管,其各极直流电流和极间直流电 压将对应于伏安特性曲线上一个点的坐 标,这个点称为直流(或静态)工作点,简 称Q点。在直流工作时,可将晶体管输入、 输出特性曲线(见图2―5、图2―6)分别用 图2--8(a)和(b)所示的折线近似,这样直 流工作点(IBQ,UBEQ)和(ICQ,UCEQ)必然位于 该曲线的直线段上
B C l=0 B BEon) BE CEsar) CE 图2—8晶体管伏安特性曲线的折线近似 (a)输入特性近似; (b)输出特性近似
uBE 0 uCE i C 0 i B (a) UBE(on) UCE(sat) I B = 0 (b) 图2―8 (a)输入特性近似; (b)输出特性近似
由图2-8可知,当外电路使 UBE< UBEC(对硅管约为0.7V,锗管约为 0.3V)时,JB=0,L=0,即晶体管截止 此时,相当于be极间和c,e极间均开路 相应的直流等效模型如图2—9(a)所示
• 由 图 2 ― 8 可 知 , 当外电路使 UBE<UBE(on)(对硅管约为0.7V,锗管约为 0.3V)时,IB =0,IC =0,即晶体管截止。 此时,相当于b,e极间和c,e极间均开路, 相应的直流等效模型如图2―9(a)所示
(b) 图2—9晶体管三种状态的直流模型 (a)截止状态模型;(b)放大状态模型;(c)饱和状态模型
(a) e b c (b) e b c βI B I B UBE(on) (c) e b c UBE(on) UCE(sat) 图2―9 (a)截止状态模型;(b)放大状态模型;(c)饱和状态模型
例1晶体管电路如图2-10(a所示 若已知晶体管工作在放大状态,B=100, 试计算晶体管的lQo和 CEQ°
• 例1 晶体管电路如图2―10(a)所示。 若已知晶体管工作在放大状态,β=100, 试计算晶体管的IBQ,ICQ和UCEQ
CO BO 3k IR CEQ B|270k 12V CC 6V BB a 图2—10晶体管直流电路分析 (a)电路;(b)直流等效电路
I CQ + - UCEQ 270k RB UBB 6V I BQ U 12V CC RC 3k (a) 图2―10 (a)电路; (b)直流等效电路
BO c B BEon)I CEO BO CC (b) 图2—10晶体管直流电路分析 (a)电路;(b)直流等效电路
图2―10 (a)电路; (b)直流等效电路 e RB (b) UBE(on) b I BQ βI BQ c I CQ UCC RC + - UCEQ
解因为UB使e结正偏,Uc使c结反偏, 所以晶体管可以工作在放大状态。这时用图 2—9(b)的模型代替晶体管,便得到图2-10(b) 所示的直流等效电路。由图可知 BB BO RrtUBE(on) 故有 BB BE(on) 6-0.7 ≈0.02mA B 270 Co=B/Bo=100×0.02=2mA 3k Q Q R.=12-2×3=6 RB1270k Q COC 12V=U 6V
• 解 因为UBB使e结正偏,UCC使c结反偏, 所以晶体管可以工作在放大状态。这时用图 2―9(b)的模型代替晶体管,便得到图2--10(b) 所示的直流等效电路。由图可知 BB BQRB UBE(o n) U = I + U U I R V I I m m R U U I CEQ CC CQ C CQ B Q B B B B E o n B Q 12 2 3 6 100 0.02 2 0.02 270 ( ) 6 0.7 = − = − = = = = − = − = 故有 I CQ + - UCEQ 270k RB UBB 6V I BQ U 12V CC RC 3k (a)
2-3—2晶体管工作状态分析 将晶体管接入直流电路,在通常 情况下,围绕晶体管可将电路化为图 2-11(a)所示的一般形式 由图可知,若UBUH+ UBE(on,且 UB<Uc,因l=0或e结反偏,则晶体管 截止。此时,三个电极电流均为零,而 BE UBB UEESUCETUCC- UEE
• 2―3―2晶体管工作状态分析 • 将晶体管接入直流电路,在通常 情况下,围绕晶体管可将电路化为图 2―11(a)所示的一般形式。 • 由图可知,若UBB≤UEE+UBE(on),且 UBB <UCC,因IB =0或e结反偏,则晶体管 截止。此时,三个电极电流均为零,而 UBE = UBB - UEE,UCE =UCC- UEE 。 •